新型放大器讓數(shù)據(jù)傳輸速度提高十倍寬帶化推動(dòng)通信革新

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2025-04-14 09:17:07 中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng)

瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的科學(xué)家研制出一款新型放大器，能使數(shù)據(jù)傳輸速度超過(guò)現(xiàn)有光纖10倍。這一成果發(fā)表在最新一期《自然》雜志上。

隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展、流媒體服務(wù)的普及以及智能設(shè)備的激增，預(yù)計(jì)到2030年，數(shù)據(jù)流量將翻一番?？焖僭鲩L(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量對(duì)通信系統(tǒng)容量提出了更高要求。目前，互聯(lián)網(wǎng)和電信等數(shù)據(jù)密集型服務(wù)依賴光通信系統(tǒng)，利用光纖通過(guò)激光脈沖長(zhǎng)距離傳輸信息。

為確保信息高質(zhì)量傳輸且不被噪聲淹沒(méi)，光放大器至關(guān)重要。光通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸容量很大程度上取決于放大器的帶寬。當(dāng)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(dá)到300納米，使其每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是現(xiàn)有系統(tǒng)的10倍。

這款新型放大器由氮化硅制成，擁有幾個(gè)小的螺旋形互連波導(dǎo)，這些波導(dǎo)能以最小損耗有效引導(dǎo)光。結(jié)合材料特性和幾何設(shè)計(jì)，新型放大器不僅將帶寬增加了10倍，還能更有效地降噪，放大用于太空通信等領(lǐng)域非常微弱的信號(hào)。此外，它還實(shí)現(xiàn)了小型化，可以置于幾厘米大小的芯片上。

研究證明，新型放大器能在1400—1700納米的光譜范圍內(nèi)工作。由于其帶寬寬，通過(guò)修改波導(dǎo)設(shè)計(jì)，該放大器也能放大可見(jiàn)光（波長(zhǎng)介于400—700納米）和紅外光（波長(zhǎng)介于2000—4000納米）等波長(zhǎng)范圍的信號(hào)。

研究團(tuán)隊(duì)指出，這種新型放大器為激光系統(tǒng)提供了一種可擴(kuò)展的解決方案，使其能在各種波長(zhǎng)下工作，同時(shí)兼具成本效益、緊湊性和節(jié)能性。基于這種放大器的激光系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)研究、診斷和治療、成像、全息術(shù)、光譜學(xué)、顯微鏡，以及材料和組件表征等多個(gè)領(lǐng)域。

作為光通信系統(tǒng)的核心器件之一，光放大器極大地推動(dòng)了光纖通信技術(shù)的發(fā)展，為構(gòu)建現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)提供了重要支撐。隨著5G、人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等新興信息技術(shù)的發(fā)展，海量信息傳輸和處理成為新的技術(shù)潮流，這也對(duì)光纖通信技術(shù)提出了新挑戰(zhàn)。為了適應(yīng)這些新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，光放大器正朝著寬帶化、集成化和智能化方向演進(jìn)，以助力愈發(fā)寬廣的“信息航道”暢通無(wú)阻。

(責(zé)任編輯：于浩淙 zx0176)

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