低功耗光学放大新方法：利用二次谐波共振

光放大器是现代光子学的基础器件，广泛应用于远距离通信、精密传感和量子信息处理等领域。目前，掺铒放大器在电信领域占据主导地位，但仅适用于特定波长范围；半导体放大器虽覆盖波长更广，却存在噪声高和非线性失真的问题。光参量放大器（OPAs）则有望实现任意波长的宽带、量子极限放大，然而其小型化和实际应用一直受限于瓦级功率需求。本文展示了一种基于薄膜铌酸锂的集成光参量放大器，仅需小于200毫瓦的输入功率即可实现超过17分贝的增益，较以往成果提升了一个数量级。这种二次谐波共振设计通过循环利用提高了泵浦光的产生效率（95%的转换率）和功率利用率，同时未牺牲带宽。与传统的单程设计相比，该共振结构使有效泵浦功率提高了近一个数量级，还能实现信号与泵浦光的复用。该放大器在110纳米的波长范围内展现出平坦的近量子极限噪声性能。这种低功耗结构为下一代量子和经典光子学应用提供了实用的片上光参量放大器。