光放大Optical amplification是现代通信的关键所在，主要取决于掺铒光纤放大器erbium-doped fibre amplifiers (EDFAs)。然而，掺铒光纤放大器EDFA仅覆盖光纤的低损耗光谱中很小一部分。这推动了在铒增益窗口之外工作的放大器发展。
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。光学参量放大器OPA提供高增益，可以达到相位保持放大器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，还是限制了光学参量放大器OPA的采用。与之相比，基于集成光子电路的光学参量放大器OPA提供了显著增加的模式限域和光学非线性，但在带宽方面却受到限制。
近日，瑞士洛桑联邦理工学院（école Polytechnique Fédérale de Lausanne，EPFL）Nikolai Kuznetsov, Alberto Nardi, Johann Riemensberger， Paul
Seidler & Tobias J. Kippenberg等，在Nature上发文，利用低损耗、二氧化硅上的磷化镓光子集成电路photonic integrated circuits (PICs)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。
在大约140nm（即17THz）的超宽带宽上，实现了超过10dB光纤-光纤净增益，相比于C波段的掺铒光纤放大器EDFA，增益窗口增加了三倍。
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。利用这些性能特征，以放大相干通信信号。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。
图1: 集成磷化镓GaP光子波导中的光学连续波参量放大
图2: 磷化镓GaP螺旋波导中，宽带连续波参量放大的观察
图3: 基于磷化镓GaP，光学参量放大器optical parametric amplifiers，OPA光学频率梳的放大
图4: 相干数据传输实验
