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(xiàng)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(jì)算機(jī)工程助理教授Michal Lipson帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)利用康乃爾納米級實(shí)驗(yàn)設(shè)備完成了這一實(shí)驗(yàn)，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?yàn)镸ichal Lipson的團(tuán)隊(duì)在開發(fā)硅基光器件上有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。他們的經(jīng)驗(yàn)配合康乃爾先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)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(jī)理是四波混頻。所謂四波混頻（FWM）是指在光波導(dǎo)中，兩個(gè)不同波長同向傳輸?shù)谋闷止庑盘栂嗷セ旌蠒?huì)產(chǎn)生其他兩種頻率的信號。其中一個(gè)是信號波長，另外一個(gè)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(jì)中。DWDM系統(tǒng)中當(dāng)信道間距相等時(shí)FWM產(chǎn)生的新信號將引起信道串?dāng)_，當(dāng)色散接近零時(shí)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(shí)現(xiàn)起來很不容易。因此轉(zhuǎn)換效率可想而知。Gaeta教授團(tuán)隊(duì)的計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)還在于能夠同時(shí)放大多路輸入光信號。這一實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)另一引人注目的地方。
該實(shí)驗(yàn)的報(bào)道還指出，Gaeta教授的團(tuán)隊(duì)還預(yù)測他們可以在硅芯片上實(shí)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(jì)算所需要的光源。
康乃爾大學(xué)這一試驗(yàn)成功的意義在于人類向著硅芯片上的光集成夢想又進(jìn)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(shí)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(yàn)來說，最重要的我們要看這次試驗(yàn)的轉(zhuǎn)換效率有多大。