Изследователи от Penn State University в Съединените щати казаха, че скоро самото влакно с полупроводникова сърцевина може да бъде в състояние да извършва скъпо "електрическо-оптично-електрическо" преобразуване, без да разчита на електрическо-оптични (електронно-оптични) преобразуватели и скъпи оптични- електронни преобразуватели в приемащия край.

Това ново изобретение е да комбинира едно кристално силициево ядро ​​в стъклена капилярка с вътрешен диаметър от 1,7 микрона и да се втвърди и запечата в двата края, за да образува монокристален силиций, като по този начин комбинира по-евтин монокристален силиций германий и монокристален силиций в двата края .Това изследване е проведено съвместно от професорите Venkatraman Gopalan и John Badding в катедрата по материалознание и инженерство в Penn State University и докторанта Xiaoyu Ji.

Включете ядро ​​от аморфен силиций в стъклена капилярка с вътрешен диаметър 1,7 микрона

Обикновеното оптично влакно, използвано днес, може да излъчва само фотони по стъклена тръба, покрита с меко полимерно покритие.Най-добрият сигнал се запазва в оптичното влакно чрез отразяване от стъклото към полимера, така че почти няма загуба на сигнал по време на предаване на дълги разстояния.За съжаление, всички данни, предавани от компютъра, изискват използването на скъпи електро-оптични модули за преобразуване в предавателния край.

По подобен начин приемникът е компютър, който изисква скъпи фотоелектрически преобразуватели в приемащия край.За да се усили сигнала, ултра голямото разстояние между различни градове изисква „ретранслатор“, който да извърши по-чувствително оптично-електрическо преобразуване, след което да усили електроните и след това да премине през супер електрооптичен преобразувател, за да позволи на оптичния сигнал преминете към следващия. Релето най-накрая достига целта си.

Изследователи от Penn State University се надяват да разработят оптични влакна, пълни с интелигентни полупроводници, което им дава възможност да извършват самостоятелно електрическо-оптично-електрическо преобразуване.В момента изследователският екип все още не е постигнал целта си, но успешно е комбинирал всички необходими материали в своето полупроводниково оптично влакно и е доказал, че може да предава фотони и електрони едновременно.След това те трябва да моделират монокристален силиций в двата края на оптичното влакно, за да извършат необходимото оптично-електрическо и електрическо-оптично преобразуване в реално време.

Бадинг демонстрира осъществимостта на използването на пълни със силиций влакна през 2006 г., а Джи след това използва лазери, за да комбинира монокристален силициев германий с висока чистота със стъклени капиляри в изследването на своята докторска дисертация.Резултатът е интелигентно моносилициево уплътнение, което е 2000 пъти по-дълго, което превръща високоефективния оригинален прототип на Badding в търговски жизнеспособен материал.

Xiaoyu Ji, докторант в катедрата по материалознание в Penn State University, провежда тестове за кристализация в Argonne National Laboratory

Това изключително малко монокристално силициево ядро ​​също така позволява на Ji да използва лазерен скенер, за да разтопи и прецизира кристалната структура в центъра на стъкленото ядро ​​при температура от 750-900 градуса по Фаренхайт, като по този начин избягва замърсяването на стъклото със силиций.

Следователно отне повече от 10 години от първия опит на Badding за комбиниране на интелигентни полупроводници и прости оптични влакна със същото оптично-електрическо влакно.

След това изследователите ще започнат да оптимизират (за да накарат интелигентното влакно да достигне скорост на предаване и качество, сравними с обикновеното влакно) и да моделират силициевия германий за практически приложения, включително ендоскопи, изображения и влакнести лазери.