科技日報記者 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。

新型放大器結構緊湊，僅幾公分，但每秒可以處理的數據量是當前光通信系統的10倍。圖片來源：瑞典查爾姆斯理工大學

人工智慧技術迅速發展、串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，藉助雷射脈衝長距離傳輸資訊。

為確保資訊高品質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頻寬，即其能將光放大的波長範圍。目前光通信用放大器的頻寬約為30奈米，而新型放大器的頻寬達到300奈米，使其每秒傳輸的數據量是現有系統的10倍。

新型放大器由氮化矽製成，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：首先是將頻寬增加了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訊號；此外，他們還成功使放大器「瘦身」，使其能置於幾公分大小的晶片上。

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奈米的光譜範圍內工作。鑑於其頻寬寬，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奈米）和紅外光（波長介於2000—4000奈米）等波長範圍的訊號。

研究團隊強調，新型放大器為雷射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。基於這種放大器的雷射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。

總編輯圈點  

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，隨著5G、人工智慧、大數據、物聯網等新興資訊技術的發展，海量資訊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。為適應新興資訊技術最新發展趨勢，光放大器目前正朝著寬頻化、整合化和智慧化方向演進，以助力愈發寬廣的「資訊航道」暢通無阻。