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新型紧凑型高级放大器可提高光通信质量

研究人员在 查尔姆斯理工大学 展示了一种独特的光放大器,其口径可以彻底改变空间和光纤通信。

用于提高光通信质量的新型紧凑型高级放大器。
Chalmers 的新型放大器具有高性能,足够紧凑,可以集成到只有几毫米大小的芯片中,并且不会产生过多的噪声。图片来源:Yen Strandqvist。

新放大器提供高性能,足够紧凑,可以集成到尺寸仅为几毫米的芯片中,最重要的是,不会产生任何噪声。

光通信使信息能够在很长的距离内发送。该技术可用于广泛的应用,例如空间通信和用于内部交通的光纤电缆。例如,使用基于光而不是无线电波的通信,可以从火星快速发送高分辨率图像。

这可以与从旧的拨号互联网切换到高速和高质量的现代宽带进行比较.

Peter Andrekson,查尔姆斯理工大学微技术和纳米科学系光子学实验室教授兼主任

激光束携带的数据可以从地球上的发射器高速发送到地球或月球上的接收器。无论海底光缆是用于信号传输还是无线传输,光通信还可以在世界范围内使用互联网。

沿传输通道需要几个光放大器,因为在两点之间携带信息的光在传输过程中会损失功率。在没有放大器的情况下,光纤电缆中高达 99% 的信号会在 100 公里内消失。

与过度噪音的持续斗争

光通信中一个常见的挑战是放大器产生的过多噪声会严重损害信号质量。现在,查尔姆斯理工大学的研究人员已经展示了一种非常有前途的解决方案,可以解决数十年来存在的障碍。

该研究发表在期刊上 科学进展.

我们开发了世界上第一个光放大器,它显着提高了光通信的范围、灵敏度和性能,不会产生任何多余的噪声——而且还足够紧凑以供实际使用.

Ping Zhao,研究主要作者,查尔姆斯理工大学光子学实验室博士后

该项目中的光放大基于称为克尔效应的原理。到目前为止,这是唯一一种已知的技术,可以在不引起显着过量噪声的情况下放大光。该原理之前已经展示过,但没有以如此紧凑的形式展示。以前的版本体积太大而无用。

新放大器可以容纳在一个小芯片中,与之前型号大几千倍的尺寸相比,只有几毫米。

小巧、安静且具有高性能

此外,新放大器提供了足够高的性能水平,可以更谨慎地放置它们。这使它们成为具有成本效益的选择。它们还在连续波操作中进行处理,而不仅仅是脉冲操作。

我们在此演示的内容代表了第一次在紧凑型集成芯片中实现极低噪声的 CW 操作。这为在各种应用中的实际使用提供了现实机会。由于可以将放大器集成到非常小的模块中,因此您可以获得性能更好的更便宜的解决方案,从长远来看这对商业玩家来说非常有趣.

Peter Andrekson,查尔姆斯理工大学研究负责人

Peter Anderkson 表示,新结果还为技术和科学领域的全新应用铺平了道路。

安德克森总结道:“该放大器显示出前所未有的性能。我们认为这是迈向实际应用的重要一步,不仅在通信中,而且在量子计算机、各种传感器系统和计量学等领域,当从卫星进行大气测量以进行地球监测时.”

期刊参考:

是的,Z。 . (2021) 克服单片波导中光放大的量子限制。 科学进展. doi.org/10.1126/sciadv.abi8150.

来源: //www.chalmers.se/en/Pages/default.aspx

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