Екип физици от Станфордския университет е създал универсален оптичен усилвател с ниска мощност, който може да работи в целия оптичен спектър с минимална консумация на енергия. Устройството консумира само няколкостотин миливата енергия, като в същото време усилва 100 пъти преминаващия през него светлинен поток. Миниатюрният размер и високата пропускателна способност предлагат отлични перспективи за интегриране на устройството в смартфоните и лаптопите, биосензорите и преносимите оптични технологии.

Подобно на други видове такива устройства, оптичните усилватели обикновено добавят нежелан шум при усилването на сигнала. Нововъведението е почти лишено от този недостатък, твърди изданието Phys. Разработката на Станфордския университет добавя възможно най-малко шум. Освен това усилвателят има по-широка честотна лента от сегашните аналози, което означава, че може да поддържа по-голям оптичен спектър и следователно по-голяма пропускателна способност на данните.

„За първи път демонстрирахме наистина универсален оптичен усилвател с ниска мощност, способен да работи в целия оптичен спектър и достатъчно ефективен за интегриране в чип“,

заяви Амир Сафави-Найни, старши автор на изследването.

Прототипът показа усилване на оптичния сигнал около 100 пъти, използвайки само няколкостотин миливата мощност – няколко пъти по-малко от средната консумация за съществуващите усилватели със сравними размери. Тази ефективност, съчетана с малкия му размер, означава, че устройството може да се захранва от батерии и да се използва в преносима електроника като смартфони.

Усилвателят се задвижва от енергията, съхранена в „помпа“ от светлинен лъч, и неговата ефективност зависи от интензитета на този лъч.

„Чрез рециклиране енергията на помпата, захранваща този усилвател, ние го направихме по-ефективен и това не е за сметка на другите му свойства“,

обяснява Девин Дийн, съавтор на изследването.

Екипът е бил подпомогнат да постигне това от резонансния ефект, който вече се използва в лазерите за „рециклиране на енергията“. В усилвателя напомпващата светлина се генерира вътре в резонатора – тя циркулира през затворен цикъл и натрупва интензитет, което позволява целевият лъч да бъде усилен по-ефективно. Тази конструкция осигурява по-голям интензитет при по-малка входна мощност.