【深圳 行业观察】2025年4月1日 —— 瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）与IBM研究院联合发布全球首款基于磷化镓-二氧化硅异质集成平台的光子芯片放大器，在140 nm超宽光谱范围内实现35 dB增益与4 dB超低噪声，性能全面超越传统掺铒光纤放大器（EDFA）。这一突破为下一代光通信、光子AI计算及自动驾驶技术注入全新动能。
技术突破：光子芯片放大器的三大革新
1️⃣ 超宽带性能
传统EDFA仅支持C波段（约35 nm带宽），而新型行波参量放大器（TWPA）将工作带宽扩展至140 nm，覆盖O至L波段，为多波长并行传输提供可能。实验数据显示，其净增益达10 dB，是EDFA的三倍。
2️⃣ 芯片级集成
采用磷化镓（GaP）材料与硅光子平台兼容的GaP-on-SiO₂结构，将放大器尺寸压缩至厘米级光子芯片，功耗降低40%。其高折射率特性使光信号约束效率提升3倍，支持输入功率跨越六个数量级的稳定放大。
3️⃣ 低噪声极限
通过优化光学非线性相互作用路径，噪声系数降至4 dB以下，可放大微弱至-30 dBm的信号，为量子通信与精密传感奠定硬件基础。
磷化镓（GaP）材料的核心优势
超强光学非线性：无需稀土掺杂即可实现高效光波能量转移，降低制备复杂度。
高折射率约束：波导长度缩短至传统材料的1/5，提升片上集成度。
工艺兼容性：与现有硅光子流片工艺无缝对接，支持多材料平台PDK开发，加速商用化进程。
从实验室到产业：四大应用场景重构
1️⃣ 数据中心与AI加速器
光子芯片放大器可减少光模块中继节点，使AI训练集群的数据传输延迟降低22%，配合智能光链路优化工具实现算力效率倍增。
2️⃣ 光频梳与量子通信
作为高精度频率基准，其低噪声特性可将量子密钥分发（QKD）系统的误码率压缩至1E-9以下，与光子集成电路设计软件协同优化量子光源稳定性。
3️⃣ 自动驾驶LiDAR
在复杂光照环境下，放大器的高动态范围使LiDAR探测距离突破500米，分辨率提升至厘米级，推动车规级光传感方案落地。
4️⃣ 海底光缆与6G前传
超宽带特性支持单纤传输容量突破1 Pbps，结合高速光互连仿真工具实现跨洋链路能耗降低35%。
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