在“光子芯片”取代“電子芯片”后，電子產品諸如：運行慢，使用時間有限等問題有望得到解決。
近日，中美華人科學家團隊對新型可集成光放大器的合作研究取得重大進展，在國際上首次實現(xiàn)了亞微米尺度的近紅外通信光放大器，將已有器件的最大增益提高了20倍，器件尺寸卻縮小了一個數(shù)量級。該研究成果日前發(fā)表于世界頂級學術期刊《物理評論快報》，并被美國物理學會物理評論中心作為研究亮點給予報道。這使得科學家朝著最終研制出光子芯片的目標又近了一步。
光放大器是光信息科學與技術中最關鍵的功能器件之一，尤其在光通信領域更是不可或缺，使得光通信以其巨大的帶寬資源和極快的響應能力取代了傳統(tǒng)的電通信技術。隨著集成光子學的快速發(fā)展，目前商用的鉺摻雜光纖放大器的尺寸已經無法滿足高密度集成光子技術的發(fā)展需求，迫切需要實現(xiàn)微納尺度的高增益通信光放大技術。由于微納尺度光纖放大器件研究面臨著高損耗和低增益的技術難題，長期以來成為阻礙研究人員獲得突破的主要瓶頸。
湖南大學物理與微電子科學學院潘安練團隊與美國加州大學洛杉磯分校段鑲鋒團隊合作，與該校副教授莊秀娟等人開發(fā)了一種新型微納米光纖結構。他們以高折射率的硅為“核”，以低折射率的鉺鐿硅酸鹽為“殼”，利用二者之間的大折射率差，將近紅外光限制在高增益介質——“殼”內進行傳輸，從而實現(xiàn)了近紅外通信光在微納米尺度上傳播過程中的有效放大。
據(jù)潘安練介紹，該工作的關鍵是在硅納米線上制備出單晶結構的鉺鐿硅酸鹽“殼”，使鉺元素的摻雜濃度大幅提高，獲得了顯著的光增益。研究人員又經過兩年的反復試驗，對“核”和“殼”的尺寸進行優(yōu)化。研究人員表示，最近的實驗室測量結果表明，在1.54微米的常用通信光波段，利用“核”直徑300納米、“殼”層厚度150納米的器件，所獲得的凈增益效果大大超過已有水平。
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