7/7/2006，康乃爾大學(xué)網(wǎng)站消息，該校的研究人員發(fā)明出基于硅芯片的光放大器，這是光子芯片研究領(lǐng)域一項重要技術(shù)突破。
康乃爾大學(xué)應(yīng)用和工程物理教授Alexander Gaeta和電氣和計算機工程助理教授Michal Lipson帶領(lǐng)的團隊利用康乃爾納米級實驗設(shè)備完成了這一實驗，并發(fā)表在6月22日的自然雜志上。Gaeta教授指出他們能夠領(lǐng)先開發(fā)出此類器件是因為Michal Lipson的團隊在開發(fā)硅基光器件上有著豐富的經(jīng)驗。他們的經(jīng)驗配合康乃爾先進的實驗設(shè)備是他們成功的關(guān)鍵。
康乃爾這一硅光放大器采用的機理是四波混頻。所謂四波混頻（FWM）是指在光波導(dǎo)中，兩個不同波長同向傳輸?shù)谋闷止庑盘栂嗷セ旌蠒�產(chǎn)生其他兩種頻率的信號。其中一個是信號波長，另外一個的波長是泵浦光波長之和減去信號光的波長。新產(chǎn)生的信號光疊加到原有的信號光上就產(chǎn)生了放大。
FWM效應(yīng)為我們所熟知是在DWDM系統(tǒng)的設(shè)計中。DWDM系統(tǒng)中當(dāng)信道間距相等時FWM產(chǎn)生的新信號將引起信道串?dāng)_，當(dāng)色散接近零時FWM的影響最大。為減少FWM，DWDM系統(tǒng)中必須避免采用零色散波長接近WDM信號波長的光纖。FWM效應(yīng)還被應(yīng)用到光波長轉(zhuǎn)換器和光纖放大器中。
相比受激拉曼散射以及受激布利淵散射，F(xiàn)WM需要的條件更加苛刻，通常對泵浦光的功率要求更高，還要求泵浦光的相位匹配，實現(xiàn)起來很不容易。因此轉(zhuǎn)換效率可想而知。Gaeta教授團隊的計算機模擬表明截面在300X600納米大小左右的波導(dǎo)可以支持四波混頻效應(yīng)，超過太多或者小于太多都不行。他們實驗所采用的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)截面為300X550納米，比紅外光的波長還要短。信號光和泵浦光都被限制在這一波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中，從而有利于FWM效應(yīng)的發(fā)生。這一結(jié)構(gòu)的優(yōu)點還在于能夠同時放大多路輸入光信號。這一實驗采用的信號光波長為1550nm，放大器頻譜寬度從1512到1535nm。能夠支持通信光波長，是康乃爾這一實驗另一引人注目的地方。
該實驗的報道還指出，Gaeta教授的團隊還預(yù)測他們可以在硅芯片上實現(xiàn)光纖中其他非線性效應(yīng)，諸如全光交叉，光信號再生甚至量子計算所需要的光源。
康乃爾大學(xué)這一試驗成功的意義在于人類向著硅芯片上的光集成夢想又進了一步。不過我們也不能高興太早。光橋科技余力博士今晨在和編輯一起分析這篇新聞稿的時候指出，光集成始終是光通信的趨勢，但是對于康乃爾這次試驗來說，最重要的我們要看這次試驗的轉(zhuǎn)換效率有多大。