光放大是现代通信的关键所在，目前主要取决于掺铒光纤放大器（Erbium-doped fibre amplifiers, EDFAs）。然而，EDFAs仅覆盖光纤的低损耗光谱中的一部分。这推动了在铒增益窗口之外工作的放大器研究。
利用本征三阶光学非线性的光学参量放大器（optical parametric amplifiers, OPAs）的开创性工作，目前已经演示了增加的信道容量。OPAs提供高增益，对于相位保持放大器可以达到3-dB量子极限，并表现出了单向操作行为。然而，高度非线性光纤或体波导的功率要求限制了OPAs的采用。与之相比，基于集成光子电路的OPAs提供了显著增加的模式限制和光学非线性，但受到带宽限制。
瑞士洛桑联邦理工学院利用低损耗、二氧化硅基磷化镓光子集成电路克服了这一挑战，并在0.25平方毫米的紧凑尺寸中，仅用几厘米长的波导获得了高达35dB的参量增益[2]。在大约140 nm（即17 THz）的超宽带宽上，实现了超过10 dB光纤-光纤净增益，相比于C波段EDFAs，增益窗口增加了三倍。
研究人员还进一步演示了输入信号的高动态范围，跨越六个数量级，同时保持低噪声系数。这标志着在光子芯片中首次实现了超宽带、高增益、连续波放大，为下一代集成光子学开辟了新前景。
论文信息：Nikolai Kuznetsov, Alberto Nardi, Johann Riemensberger, et al. An ultra-broadband photonic-chip-based parametric amplifier [J]. Nature, 2025. https://www.nature.com/articles/s41586-025-08666-z
