フォトニックチップベースの超ブロードバンドパラメトリック増幅器

科学分野:

• フォトニックと光学工学
• 統合光学
• 半導体装置

背景:

• 光学増幅は現代の通信に不可欠であり,エルビウム添加繊維増幅器 (EDFA) が主要な技術である.
• EDFAはスペクトルカバーが限られているので,エルビウムゲインウィンドウを超えた増幅器が必要です.
• 光学パラメトリック増幅器 (OPA) は潜在的可能性を秘めているが,既存のプラットフォームでは電力要求と帯域幅の制限に問題がある.

研究 の 目的:

• 統合フォトニック回路を用いた超ブロードバンドの高得光学増幅器を開発する.
• 以前のチップ上のOPAの帯域幅の制限を克服するために.
• 一貫した通信信号のためのコンパクトで効率的な増幅ソリューションを実証する.

主な方法:

• 低損失のガリウム酸化物と二酸化シリコンの光学集積回路 (PIC) を利用した.
• モード制限と光学非線形性を高めるために設計されたコンパクト波導体 (長さセンチメートル).
• 開発されたOPAのパラメトリックの獲得,帯域幅,ダイナミックレンジ,およびノイズ数値.

主要な成果:

• センチメートルの波導体で最大35dBのパラメトリック・ゲインを達成した.
• 約140 nm (17 THz) の超広帯域で,繊維対繊維の純増益が10 dBを超えていることが実証されています.
• 高いダイナミックレンジ (六桁の大きさ) と低ノイズフィギュアを示し,一貫した通信信号の増幅を可能にしました.

結論:

• フォトニックチップの 超ブロードバンド高得率連続波増幅を 発表しました
• 開発されたガリウムフォスフィードベースのOPAは,C帯EDFAと比較して3倍に増加します.
• これらの発見は,次世代の統合フォトニクスと電気通信のための新しい能力を開きます.