量子科技中心_量科网

光学参量放大器（OPA）有望克服基于稀土掺杂和半导体增益的传统光放大器在波长覆盖范围和噪声方面的局限。然而，高功率需求仍是阻碍OPA广泛应用的主要障碍。集成化OPA理论上可通过紧密模式约束提升泵浦效率，但传播损耗、有限非线性效应以及对纳米级加工缺陷的敏感性等挑战，使其难以与传统块体型和光纤型OPA竞争。本研究展示了一种具有连续波净增益的高效集成OPA，其泵浦效率提升超过一个数量级。仅需110毫瓦泵浦功率且无需腔增强，即实现了23.5分贝的相位敏感增益，显著超越此前所有集成OPA。该成果通过改进的极化技术在薄膜铌酸锂波导中实现参数下转换，从而保持非线性相互作用的相干性。此外，高参数增益克服了光纤-芯片-光纤损耗，产生高达10分贝的可观净增益，其3分贝带宽约120纳米，覆盖通信S、C和L波段。通过测量低于经典极限的输出场涨落，证实了量子极限噪声性能。该团队进一步证明，这种高效集成OPA可提升噪声光通信中的信噪比。该工作标志着朝着兼具强放大、高效率、量子极限噪声、大带宽和连续波操作的理想光放大器迈出关键一步，为新一代光子信息处理系统开辟了新可能。