亞微米通信光放大器成為現(xiàn)實(shí)

　　ICCSZ訊 近日，中美華人科學(xué)家團(tuán)隊(duì)對(duì)新型可集成光放大器的合作研究取得重大進(jìn)展，在國際上首次實(shí)現(xiàn)了亞微米尺度的近紅外通信光放大器，將已有器件的最大增益提高了20倍，器件尺寸卻縮小了一個(gè)數(shù)量級(jí)。這使得科學(xué)家朝著最終研制出光子芯片的目標(biāo)又近了一步。

　　該研究成果日前發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》，并被美國物理學(xué)會(huì)物理評(píng)論中心作為研究亮點(diǎn)給予報(bào)道。

　　光放大器是光通信領(lǐng)域的關(guān)鍵功能器件。上世紀(jì)90年代初，摻鉺光纖放大器研制成功，打破了光纖通信傳輸距離受光纖損耗的限制，使全光通信距離延長(zhǎng)至幾千公里。然而，隨著高密度集成光子學(xué)的快速發(fā)展，目前商用的餌摻雜光放大器尺寸已無法滿足需求，迫切需要實(shí)現(xiàn)微納尺度的高增益通信光放大技術(shù)。如何破解后者的高損耗、低增益難題，成為困擾科學(xué)家的主要瓶頸。

　　湖南大學(xué)物理與微電子科學(xué)學(xué)院潘安練團(tuán)隊(duì)與美國加州大學(xué)洛杉磯分校段鑲鋒團(tuán)隊(duì)合作，與該校副教授莊秀娟等人開發(fā)了一種新型微納米光纖結(jié)構(gòu)。他們以高折射率的硅為“核”，以低折射率的鉺鐿硅酸鹽為“殼”，利用二者之間的大折射率差，將近紅外光限制在高增益介質(zhì)——“殼”內(nèi)進(jìn)行傳輸，從而實(shí)現(xiàn)了近紅外通信光在微納米尺度上傳播過程中的有效放大。

　　據(jù)潘安練介紹，該工作的關(guān)鍵是在硅納米線上制備出單晶結(jié)構(gòu)的鉺鐿硅酸鹽“殼”，使鉺元素的摻雜濃度大幅提高，獲得了顯著的光增益。研究人員又經(jīng)過兩年的反復(fù)試驗(yàn)，對(duì)“核”“殼”的尺寸進(jìn)行優(yōu)化。

　　研究人員表示，最近的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果表明，在1.54微米的常用通信光波段，利用“核”直徑300納米、“殼”層厚度150納米的器件，可獲得30dB/mm的凈增益效果，大大超過已有水平。