Revolucionarni fotonski čip pojačava optičke signale

Suvremene komunikacijske mreže oslanjaju se na optičke signale za prijenos golemih količina podataka. Ali baš kao i slab radio signal, ove optičke signale treba pojačati kako bi putovali na velike udaljenosti bez gubitka informacija.

Istraživači na Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) i IBM Research Europe u Zürichu predstavili su revolucionarnu inovaciju u tehnologiji optičkog pojačanja. Ovaj razvoj usredotočen je na vrlo napredno parametarsko pojačalo putujućeg vala (TWPA) temeljeno na fotonskom čipu, dizajnirano za prevladavanje ograničenja tradicionalnih optičkih pojačala, osobito kada je u pitanju širokopojasna izvedba.

Uz sve veće zahtjeve za učinkovitim prijenosom podataka na velikim udaljenostima, konvencionalna rješenja, kao što su vlaknasta pojačala dopirana erbijem (EDFA), pokazuju značajna ograničenja u pogledu spektralne propusnosti i operativne učinkovitosti. Novi TWPA predstavlja korak naprijed, koristeći potencijal galij fosfida za omogućavanje ultraširokopojasnog pojačanja signala u iznimno kompaktnom formatu.

Koristeći tehnologiju galijevog fosfida na silicijevom dioksidu, novo pojačalo postiže neto dobitak od preko 10 dB preko pojasne širine od približno 140 nm—tri puta šire od konvencionalnog EDFA C-pojasa.

Galijev fosfid je odabran zbog svojih vrhunskih optičkih svojstava, što ga čini idealnim za upotrebu u novom pojačalu. Njegov visoki indeks loma omogućuje da svjetlosni valovi budu čvrsto ograničeni unutar valovoda, optimizirajući interakciju između svjetla i materijala.

To rezultira učinkovitim prijenosom energije koji poboljšava proces pojačanja. Inovativni dizajn spiralnog valovoda igra ključnu ulogu stvaranjem prostora u kojem svjetlosni valovi pomažu jedni drugima, potičući ne samo pojačanje već i smanjenje šuma.

Istraživači su pokazali da njihovo pojačalo temeljeno na čipu može postići do 35 dB pojačanja, a pritom zadržati nisku razinu buke. Dodatno, iznimno slabi signali mogu se pojačati, s pojačalom koje upravlja ulaznom snagom u rasponu od preko šest redova veličine.

Novo pojačalo ima dalekosežne implikacije za budućnost podatkovnih centara, AI procesora i računalnih sustava visokih performansi, koji svi mogu imati koristi od bržeg i učinkovitijeg prijenosa podataka.

Istraživački rad objavljen u časopisu Nature možete pronaći na ovoj poveznici.