中国报告大厅网讯,随着全球数字化进程加速,光子芯片凭借其高速、低能耗和高集成度的优势,正成为下一代信息基础设施的核心驱动力。据行业预测,到2025年,光子芯片市场规模将达35亿美元,其中高性能信号处理模块的需求增长最为显著。这一背景下,一项突破性技术的诞生为光通信领域注入了新的活力——研究人员开发出一款基于光子芯片的行波参量放大器,在性能与能效上实现了跨越式提升。
现代通信网络依赖光信号传输海量数据,但长距离传输中必须通过放大器维持信号强度。尽管掺铒光纤放大器(EDFA)已广泛应用数十年,其仅能覆盖约35纳米的C波段带宽,严重制约了光网络扩展能力。例如,在数据中心和高速通信场景下,传统技术难以满足多频段信号同时传输的需求。
新研发的光子芯片放大器通过创新设计打破了这一瓶颈。实验数据显示,该设备在140纳米的超宽带宽内实现了超过10分贝的净增益,是EDFA带宽的3倍。这种性能跃升意味着未来光网络可承载更复杂的多波长信号,显著提升数据传输效率与容量。
传统放大器依赖稀土元素增强信号,但其体积庞大且功能单一。新型光子芯片采用磷化镓沉积在二氧化硅基板的技术路径,依托该材料的两大核心特性——强光学非线性与高折射率——实现了性能突破:
强相互作用:磷化镓的光学非线性使光波通过时能以增强信号强度的方式高效交互;
紧凑集成:其高折射率可将光限制在几厘米长的微米级波导内,大幅缩小器件体积。
这一设计不仅将增益提升至35分贝,还支持输入功率范围跨越6个数量级的信号处理,同时保持低噪声水平,为芯片化、小型化的光子系统提供了关键支撑。
新放大器的技术优势已超越传统电信场景,在更广泛的应用中展现潜力:
通信网络升级:在相干通信与光学频率梳技术的支持下,数据中心和人工智能处理器可实现更快的数据传输;
精密测量突破:低噪声特性使其成为高灵敏度传感、计量学的理想选择;
新兴领域应用:自动驾驶激光雷达系统可通过该芯片优化信号处理效率,提升环境感知能力。
实验表明,其性能参数(如带宽与增益)已满足多数光子技术场景需求,并有望推动相关产业的标准化进程。
总结:光子芯片技术重塑未来通信格局
此次突破不仅解决了传统放大器的带宽限制问题,更通过材料创新和紧凑设计为光子芯片开辟了广阔的应用前景。从提升现有网络容量到赋能新兴技术领域,这款超宽带行波参量放大器标志着光子芯片向高性能、多功能集成迈出了关键一步。随着2025年光子芯片市场规模的持续扩大,此类技术创新将成为连接数字世界与物理世界的桥梁,为全球通信和计算基础设施带来深远变革。
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