新型放大器讓數據傳輸速度提高十倍

科技日報北京4月13日電 （記者劉霞）最新一期《自然》雜誌刊發論文稱，瑞典查爾姆斯理工大學科學家研製出一款新型放大器，能使數據傳輸速度超現有光纖10倍。

人工智能技術迅速發展、流媒體服務日益普及，以及新智能設備激增，促使數據流量暴增。預計到2030年，數據流量將翻一番。快速增長的數據流量對通信系統容量的要求也與日俱增。目前，互聯網、電信等數據密集型服務使用光通信系統。此類系統利用光纖，藉助激光脈衝長距離傳輸信息。

為確保信息高質量傳輸且不被噪聲淹沒，光放大器必不可少。光通信系統的數據傳輸容量在很大程度上取決於放大器的帶寬，即其能將光放大的波長範圍。目前光通信用放大器的帶寬約為30納米，而新型放大器的帶寬達到300納米，使其每秒傳輸的數據量是現有系統的10倍。

新型放大器由氮化硅製成，擁有幾個小的螺旋形互連波導，這些波導能以最小損耗有效引導光。結合材料特性與巧妙的幾何設計，新型放大器實現了幾大技術優勢：首先是將帶寬增加了10倍；其次是能更有效降噪，從而能放大用於太空通信等領域非常微弱的信號；此外，他們還成功使放大器“瘦身”，使其能置於幾釐米大小的芯片上。

不同波長的光具有不同應用領域。研究證明，新型放大器能在1400—1700納米的光譜範圍內工作。鑑於其帶寬寬，通過修改波導設計，該放大器也能放大可見光（波長介於400—700納米）和紅外光（波長介於2000—4000納米）等波長範圍的信號。

研究團隊強調，新型放大器為激光系統提供了一種可擴展的解決方案，使其能在各種波長下工作，同時兼具成本效益、緊湊性和節能性。基於這種放大器的激光系統可廣泛應用於醫學研究、診斷和治療、成像、全息術、光譜學、顯微鏡，以及材料和組件表徵等多個領域。

作為光通信系統的核心器件之一，光放大器的應用，極大地推動了光纖通信技術的發展，為構建現代通信網絡提供了重要支撐。如今，隨着5G、人工智能、大數據、物聯網等新興信息技術的發展，海量信息傳輸和處理成為新的技術潮流，這也對光纖通信技術提出新的挑戰。為適應新興信息技術最新發展趨勢，光放大器目前正朝着寬帶化、集成化和智能化方向演進，以助力愈發寬廣的“信息航道”暢通無阻。