据介绍，作为一个可将微弱的光信号直接进行光放大的器件，掺铒光纤放大器被广泛用于长距离光纤通信网路和各种光纤激光中。掺铒光纤放大器的实现，是通过在光纤纤芯中注入了铒（Er）离子这种稀土元素，使得在泵浦光源的激励下，可直接对通信波段的光信号进行放大。
近二十年来，集成光子芯片技术得到了迅速发展，也极大降低了光子信号处理器件的尺寸和功耗。然而，一直以来在集成光子芯片中实现高性能、低串扰的光信号放大，是一个亟待解决的难题。
在该项研究中，该团队在最长达0.5 m的超低损耗氮化硅集成光波导中，使用了高能铒离子注入的方法进行掺杂，并使用1480 nm的泵浦光（约245 mW），实现了接近60%的最大片上光功率转换效率。相关器件的放大性能，不仅能与最先进的硅基异质集成半导体光放大器的增益性能相媲美，还达到了一些部分商用掺铒光纤放大器的水平，解决了实现集成高功率光放大器、低噪声激光器、高脉冲功率锁模激光器等重要光子器件的关键难题。
此外，他们还展示了选择性离子注入技术，证明了任意定义芯片上铒掺杂区域的可行性，借此制备出在同一个集成光子芯片上同时实现光增益单元与低损耗的无源功能器件，为实现大规模复杂的单片集成有源光子芯片提供了技术基础。
据介绍，该器件在数据中心、移动设备和机载/星载设备等对器件体积和重量敏感的部分应用场景中，可取代台式光纤放大器，具有广泛的应用前景。进一步的，该器件可以与其他片上光子功能器件集成在同一个光子芯片上，实现更复杂的、集成度更高的功能器件和系统，比如低噪声激光器、波长可调激光器、光子雷达引擎等，以满足光通信、集成微波光子学、量子信息存储等重要领域的研究和应用需求。
其中，该团队的博士后刘阳博士、博士生邱哲儒、博士生纪歆茹是论文主要作者；两位EPFL的前同事——目前就职于南京航空航天大学的何吉骏博士和就职于深圳国际量子研究院刘骏秋博士，也参与了该工作。
来源：DeepTech深科技
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