瑞士洛桑聯邦理工學院與IBM歐洲研究院聯合研發團隊在新一期《自然》雜誌發表論文稱，光芯他們研製出一款基於光子芯片的片放行波參量放大器，通過緊湊結構實現了超帶寬信號放大。大器带宽

現代通信網絡依靠光信號傳輸海量數據。传输然而，数据這些光信號需要經過放大，提升才能在長距離傳輸中不丟失信息。光芯數十年來，片放摻鉺光纖放大器作為最常用的大器带宽工具，在這方麵發揮著關鍵作用。传输它無需頻繁重新生成信號，数据就能將信號傳輸至更遠的提升地點。然而，光芯摻鉺光纖放大器的片放工作帶寬僅限於C波段（約35納米），這限製了光網絡的大器带宽擴展能力。

新研製的這款放大器采用了將磷化镓沉積在二氧化矽上的技術。磷化镓是一種具有優異光學特性的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料。大多數放大器依賴稀土元素來增強信號，而研究團隊選擇磷化镓是因為其出色的光學特性。首先，它表現出強烈的光學非線性，使通過其中的光波能以增強信號強度的方式相互作用。其次，它的折射率高，可將光緊密限製在波導內，顯著提高放大效率。基於這些特性，研究團隊僅使用幾厘米長的波導就實現了高增益，使放大器的體積大幅縮小，且所有功能都集成在一個緊湊的芯片級設備中。

實驗結果表明，這款芯片級放大器在約140納米的帶寬範圍內實現了超過10分貝的淨增益，是傳統摻鉺光纖放大器帶寬的3倍。此外，該器件在保持較低噪聲的同時，增益可達35分貝，並能處理輸入功率範圍跨越6個數量級的信號。這些特性使該放大器在電信之外的各種應用中具有高度適應性，例如精密傳感。

此外，這款放大器還提升了光學頻率梳和相幹通信信號的性能，這兩項技術是現代光網絡和光子學的關鍵技術。

新型放大器對數據中心、人工智能處理器和高性能計算係統具有深遠影響，更快、更高效的數據傳輸使這些係統都能獲益。此外，它的應用範圍還擴展到數據傳輸之外，包括光學傳感、計量學，甚至自動駕駛汽車中使用的激光雷達係統。