科學(xué)家研發(fā)新的光放大器：讓光通信更安靜、更高效

  ICC訊 光通信使在非常遠(yuǎn)的距離上發(fā)送信息成為可能。該技術(shù)在空間通信和用于互聯(lián)網(wǎng)交通的光纜中得到應(yīng)用。光通信也使我們能夠在世界各地使用互聯(lián)網(wǎng)，無(wú)論信號(hào)是通過(guò)海底的光纜傳輸還是通過(guò)無(wú)線傳輸。

  由于攜帶信息的光在兩個(gè)遙遠(yuǎn)的點(diǎn)之間傳輸會(huì)損失功率，因此需要大量的光放大器。如果沒(méi)有放大器，光纜中高達(dá)99%的信號(hào)會(huì)在100公里內(nèi)消失。然而，光通信中一直存在的問(wèn)題是，這些放大器會(huì)增加多余的噪音，大大損害想要發(fā)送或接收的信號(hào)質(zhì)量。

  瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的研究人員提出了一種獨(dú)特的光放大器，預(yù)計(jì)將徹底改變空間和光纖通信。這種新的放大器性能高，結(jié)構(gòu)緊湊小巧，可以集成到一個(gè)只有幾毫米大小的芯片中，更重要的是不會(huì)產(chǎn)生多余的噪音。

  該研究中的光放大是基于被稱為克爾效應(yīng)的原理，到目前為止，這是唯一已知的放大光而不引起明顯的多余噪聲的方法。這個(gè)原理以前就被證明過(guò)，但是放大器版本太過(guò)笨重，無(wú)法發(fā)揮作用。而這項(xiàng)研究中的放大器結(jié)構(gòu)小巧，提供了足夠高的性能水平，不再需要大量的放大器也能產(chǎn)生很好的效果，還可以在連續(xù)波（CW）操作中工作，而不是只在脈沖操作中工作。

  研究人員認(rèn)為，研究有可能將放大器集成到非常小的模塊中，因此成本低，而且性能更好，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這對(duì)商業(yè)參與者來(lái)說(shuō)也有優(yōu)勢(shì)。這項(xiàng)新成果還為技術(shù)和科學(xué)領(lǐng)域的全新應(yīng)用打開(kāi)了大門，不僅在通信領(lǐng)域，而且在包括量子計(jì)算機(jī)、各種傳感器系統(tǒng)和從衛(wèi)星上進(jìn)行大氣測(cè)量以監(jiān)測(cè)地球的計(jì)量學(xué)領(lǐng)域，都有了新突破。

  題為“Overcoming the quantum limit of optical amplification in monolithic waveguides”的相關(guān)研究論文發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。

  論文原文：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abi8150