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IBM研發矽製程光放大器 鎖定非電信應用

上網時間: 2010年08月04日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:光放大器    電信  IBM  磷化砷鎵銦 

運用在電信領域的光放大器(optical amplifiers)目前必須採用磷化砷鎵銦(indium gallium arsenide phosphide)這類材料來製作,近日 IBM 的研究人員宣佈,他們已經成功採用成本較低的標準製程生產出鎖定非電信應用的光放大器元件。

IBM 是在其美國紐約州的Yorktown Heights試產線,以電信光學互連使用的相同矽光子波導(silicon photonic waveguide)技術生產出這種新的矽光放大器,主要鎖定熱感測器(heat sensor)、醫療成像設備以及工業製程監視器所使用的中紅外線(mid-infrared band)頻段應用。

「我們的研究團隊已經能取得足夠的光放大效果,能補償晶片上以及與光纖耦合的所有失真,

而且仍擁有可觀的片外增益(net off-chip gain);」IBM研究人員William Green表示,該公司研發的全光放大器(all-optical amplifier)有13dB的增益。

目前電信產業所使用的是1,500奈米波長的近紅外線頻段,不過感測器是使用波長2,200奈米起跳的中紅外線頻段;美國軍方的熱追蹤導彈(heat-seeking missiles)也是使用中紅外線波長,中紅外線也被用來追蹤環境中的熱源。

熱感測器能夠偵測環境中的微弱熱源,並將其轉換為電子訊號、然後放大該訊號;這種轉換過程也會把雜訊放大。IBM的全光放大器則是採用四波混頻(four-wave mixing)技術,在光訊號被轉換之前進行放大。

IBM矽光放大器
IBM中紅外線波長的矽奈米光子波導之電子顯微鏡掃描影像 (圖片來源:IBM)

「如果在電信頻段使用這種技術會產生錯誤,但在中紅外線頻段就能製作非常好的光放大器,並將矽光子推廣到一個新的應用領域。」Green表示。

IBM研究人員接下來要把其他的光學元件整合到該放大器晶片上,包括能製作光諧振器(optical resonator)的回授迴路(feedback loop);Green指出,該種諧振器能在同一時間產生許多波長:「有點像是一種基本上是中紅外線頻段雷射的寬頻光源(broadband source)。」

(參考原文: IBM crafts silicon optical amplifier,by R. Colin Johnson)





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