斯坦福研发出指尖芯片级低功欧义耗光学放大器：可将光信号增强百倍，未来可用于智能手机

IT 之家 2 月 28 日消息，斯坦手机斯坦福大学的福研发出放物理学家最近找到了一种方法，成功研发出一种新型光学放大器，指尖增强智欧义其尺寸仅有指尖大小，芯片信号却能以极低的低将光能耗实现约 100 倍的光信号放大，且不损失带宽。功耗光学

这项有望为光纤通信、百倍生物传感以及数据中心等领域带来革新的用于研究成果，已发表在权威科学期刊《自然》（Nature）上。斯坦手机欧义

在现代社会中，福研发出放光承载着从电视信号、指尖增强智卫星传输到横跨大洋的芯片信号互联网光纤电缆等几乎所有类型的信息技术。类似于音频放大器，低将光光学放大器的功耗光学核心功能是接收并增强光信号。然而，百倍现有同尺寸级别的微型光学放大器通常需要消耗大量电能才能工作。而这一新器件则巧妙地解决了这一难题。

这款放大器在仅使用几百毫瓦功率的情况下，即可将光信号强度提升约百倍。相比现有同类尺寸的光学放大器，其能耗大幅降低。极高的能效与微小的尺寸相结合，意味着该放大器未来可以由电池供电，并集成到笔记本电脑甚至智能手机之中。

“我们首次展示了一种真正意义上的、多功能且低功耗的光学放大器。它不仅能覆盖整个光谱范围进行工作，其能效之高足以将其集成到一块芯片上，”该研究的资深作者、斯坦福大学人文与科学学院物理学副教授阿米尔 · 萨法维-纳伊尼（Amir Safavi-Naeini）表示。“这意味着，我们现在可以开发出比以往复杂得多的光学系统。”

除了低功耗，这款新型放大器在信号纯净度方面也表现出色。如同音频放大器可能会引入噪音，传统光学放大器在增强信号时也难免会加入不必要的噪声。研究团队证实，这款新型放大器所引入的噪声已降至理论最低水平。同时，它的带宽远超现有放大器，能够支持更宽广的光谱范围。这两大优势共同表明，该放大器能在减少干扰的同时，承载更海量的数据。

这种光学放大器由一束作为“泵”的光束中所储存的能量驱动，其性能直接取决于该光束的强度。研究人员通过巧妙的共振设计实现了能效的大幅提升。该研究的共同第一作者、萨法维-纳伊尼实验室的博士生德温 · 迪恩（Devin Dean）解释说：“通过回收驱动放大器的光能量，我们显著提高了它的效率，并且没有以牺牲其他性能为代价。”

这种设计原理类似于激光器中已广泛应用的“能量回收”技术，即通过将光折返来增强其强度，好比光在两块镜子之间被来回反射并不断增强。在这款新型放大器中，光在一个类似于环形赛道的谐振腔内产生并循环运行，不断累积至更高强度，从而能更有效地增强目标光束。这种设计能用更小的输入功率换来更高的光强，进而实现了卓越的能效。

由于其小巧的尺寸和极低的能耗，这款光学放大器完全可由电池驱动，这使得它有望应用于智能手机这类便携设备中。迪恩展望道：“一旦实现了这一点，它的应用前景将变得非常广阔。因为体积足够小，我们可以进行大规模生产，并用电池为它们供电。它们将可能被用于数据通信、生物传感、新型光源开发以及众多其他领域。”

IT 之家附论文地址：

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09959-z

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