瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员展示了一种独特的光放大器，有望彻底改变空间和光纤通信。新型放大器提供高性能，足够紧凑，可以集成到只有几毫米大小的芯片中，而且——最重要的是——不会产生过多的噪音。

查尔默斯大学微技术和纳米科学系光子学实验室负责人彼得·安德烈克森教授说：“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。”

光通信使远距离发送信息成为可能。该技术可用于一系列应用，例如空间通信和用于互联网流量的光纤电缆。

例如，通过基于光而非无线电波的通信，我们可以快速从火星发送高分辨率图像。由激光束携带的信息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。光通信还允许我们在世界各地使用互联网——无论信号是通过海底光纤电缆传输还是无线传输。

由于在两个远距离点之间携带信息的光在传输过程中会损失功率，因此需要大量的光放大器。如果没有放大器，光纤电缆中高达 99% 的信号将在 100 公里内消失。

与过度噪音的持续斗争

然而，光通信中的一个众所周知的问题是，这些放大器会增加过多的噪声，从而显着损害您想要发送或接收的信号的质量。现在，查尔姆斯的研究人员提出了一个非常有希望的解决方案来解决一个已经存在了几十年的障碍。

“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，可以实际使用，”光子学博士后 Ping Zhao 说查尔默斯实验室和科学论文的主要作者之一，现已发表在《科学进展》上。

该项目中的光放大基于称为克尔效应的原理，这是迄今为止唯一一种在不引起显着过量噪声的情况下放大光的已知方法。之前已经演示了该原理，但从未以如此紧凑的格式展示过——以前的版本体积太大而无用。

小巧、安静、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，使其成为更具成本效益的选择。它们还在连续波 (CW) 操作中工作，而不仅仅是脉冲操作。

“我们在这里展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连续波操作。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，您可以获得更便宜的解决方案具有更好的性能，从长远来看，这对商业参与者来说非常有趣，”研究负责人 Peter Andrekson 说。

Peter Andrekson 解释说，新结果还为技术和科学领域的全新应用打开了大门。

“这款放大器表现出前所未有的性能。我们认为这是迈向实际应用的重要一步，不仅在通信领域，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。”