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波段放大器波长IBM制造出基于硅材料的光放大器

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目前,电信链路等应用场合中所用的光放大器必须采用磷铟镓砷化合物制成。但IBM公司的研究人员表示,他们现在已经能够通过使用更加便宜的标准硅工艺来生产用于其它应用的同类产品。

该公司的试生产线设在其纽约州的Yorktown Height,采用用于电信光互联的相同硅光子波导,新款基于硅材料的光放大器设计针对热量传感器、医疗成像和工业过程监控器所用的中长红外波段。

“我们(通过光放大器)对光信号进行了放大,放大程度足够以补偿芯片上的损耗和耦合到光纤所产生的损耗,并且仍有足够的片外凈增益(net off-chip gain)”,IBM公司研究员William Green表示。IBM公司宣称其全光放大器(all-optical amplifier)增益达到13dB。

电信行业目前使用的是波长为1,500nm的近红外波段,但传感器使用的是波长从2,200nm开始的中红外波段。美国军方将中红外线波段用于热跟踪导弹中的传感器。中红外波段也被用于跟踪环境热源。

热传感器检测到微弱的环境热源,然后将其转换成一个电子信号,再将这一电子信号进行放大。这个过程也放大了转换过程中的噪声。但IBM的全光放大器,在对光信号进行转换之前采用4路混合对光信号进行了放大。

扫描IBM的硅纳米光波导中红外波长在电子显微镜下的图像

“如果你在电信波段尝试使用这一技术,那么会遇到重重困难。但如果转向中长红外(波段),你可以搭建一款非常好的光放大器,它可以将硅光子带入一个新的应用领域。”Green表示。

IBM公司的研究人员接下来希望在放大器芯片上添加其它光学组件,包括一个可以形成光谐振器的反馈环。该谐振器可同时产生多个波长,“有点类似一个宽频光源,但实质上是一个中红外波段激光器。”Green补充说。

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