光在现代生活中干了不少重活——电视、卫星、让你读到这句话的光纤电缆。如今，斯坦福大学的物理学家们想出了怎么给光加点“猛料”，又不用烧电费。他们造了一个大约指尖大小的光学放大器，能把光信号增强约100倍，而功耗只有几百毫瓦。

打个比方，光学放大器的工作原理类似音频放大器——只不过它放大的是光，而不是邻居那首低音轰炸的歌单。传统的紧凑型版本往往耗电如流水，效率堪比一台只会下坡的跑步机。这项发表在《自然》杂志上的新装置，通过回收大部分运行所需的能量，巧妙地避开了这个问题。

“我们首次展示了一种真正多功能、低功耗的光学放大器，它能在整个光谱范围内工作，并且效率足够高，可以集成到芯片上，”该研究的资深作者、斯坦福大学物理学副教授Amir Safavi-Naeini说。翻译一下：我们现在可以构建比以前复杂得多的光学系统，而且它们不需要自己的发电站。

这款放大器将噪声降到最低——没人想要嘶嘶作响的信号——并且能在比现有型号更宽的波长范围内工作，这意味着它可以携带更多数据，干扰更少。秘诀在于一种共振设计，让光在自身内部来回反射，就像光子绕着跑道跑圈。泵浦光循环往复，变得越来越强，从而更有效地放大目标信号。

“通过回收驱动放大器的泵浦能量，我们提高了效率，而且这并没有以牺牲其他性能为代价，”共同第一作者、Safavi-Naeini实验室的博士生Devin Dean说。由于该装置紧凑且节能，它可以靠电池运行，塞进笔记本电脑、智能手机或其他小型电子设备里。

“当你做到这一点时，可能性就真的非常广泛了，因为它们如此之小，可以大规模生产并用电池供电，”Dean说。潜在应用包括数据通信、生物传感以及制造新型光源——基本上任何需要更强信号又不想换大插头的东西。

这项研究得到了国防高级研究计划局、NTT Research和国家科学基金会的支持。合著者还包括Taewon Park、Martin Fejer、Hubert Stokowski、Sam Robison、Alexander Hwang、Luke Qi和Jason Herrmann。Dean、Park、Safavi-Naeini和Stokowski已提交专利申请，涵盖在功率受限光子传感器中实现量子优势的方法。

材料由斯坦福大学提供。注意：内容可能因风格和长度进行了编辑。