革命的コンパクト光増幅器、ノイズフリーで宇宙・光ファイバー通信を変革

チャルマース工科大学の研究者たちが、宇宙通信と光ファイバー通信の両方に革命をもたらすと期待される光増幅器を開発しました。新増幅器は高性能、数ミリメートルサイズのチップに統合可能なコンパクトさ、そして決定的に、超過雑音を生成しないことを実現しています。

光通信の課題と増幅器の必要性

光通信は非常に長距離での情報伝送を可能にします。宇宙通信やインターネットトラフィック用光ファイバーケーブルなど、多様な用途で有用です。

光ベース通信（電波ではなく）により、例えば火星から高解像度画像を高速送信可能。情報はレーザービームで運ばれ、惑星上の送信機から地球や月の受信機へ高速送信されます。光通信はまた、海底光ファイバーケーブルでの伝送や無線伝送のいずれでも、世界中でのインターネット利用を可能にします。

しかし、二点間で情報を運ぶ光は伝搬途中で電力を失うため、多数の光増幅器が必要です。増幅器なしでは、光ファイバーケーブル内の信号の最大99%が100キロメートル以内で消失します。

カー効果によるノイズフリー増幅

光通信におけるよく知られた問題は、これらの増幅器が超過雑音を付加し、送受信したい信号品質を著しく損なうことです。チャルマースプロジェクトの光増幅は、カー効果として知られる原理に基づいており、これまでのところ顕著な超過雑音を生じさせずに光を増幅する唯一の既知アプローチです。この原理は以前にも実証されていましたが、これほどコンパクトなフォーマットでは nunca ありませんでした。従来版は実用には大きすぎました（数千倍大型）。新増幅器はわずか数ミリメートルサイズの小さなチップに収まります。

実用性と多用途性

さらに、新増幅器は十分高い性能レベルを提供するため、よりまばらに配置可能で、よりコスト効率の良い選択肢となります。また、パルス動作のみでなく連続波（CW）動作でも機能します。

「ここで実証したのは、極めて低雑音でコンパクト集積チップでの初のCW動作です。これは多様なアプリケーションでの実用的利用への現実的な機会を提供します。増幅器を非常に小さなモジュールに統合可能なため、はるかに優れた性能でより安価なソリューションが得られ、長期的には商業プレイヤーにとって非常に興味深いものとなります」とペーター・アンドレックソン教授。「通信だけでなく、量子コンピューター、各種センサーシステム、衛星からの大気測定による地球モニタリング時のメトロロジーなど、多くの実用的用途が考えられます。」

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