Istraživači sa Penn State University u Sjedinjenim Državama rekli su da će uskoro i sama poluvodička jezgra vlakana moći izvršiti skupu "električno-optičko-električnu" konverziju bez oslanjanja na električno-optičke (elektronsko-optičke) pretvarače i skupe optičke elektronski pretvarači na prijemnoj strani.

Ovaj novi izum je da se kombinuje jednokristalno silikonsko jezgro u staklenoj kapilari unutrašnjeg prečnika od 1,7 mikrona, te očvrsne i zapečati na oba kraja da bi se formirao monokristalni silicijum, kombinujući na taj način jeftiniji monokristalni silicijum germanijum i monokristalni silicijum na oba kraja. .Ovo istraživanje zajedno su proveli profesori Venkatraman Gopalan i John Badding na Odsjeku za nauku o materijalima i inženjering na Penn State University, te doktorand Xiaoyu Ji.

Ugradite amorfno silikonsko jezgro u staklenu kapilaru unutrašnjeg prečnika od 1,7 mikrona

Jednostavno optičko vlakno koje se danas koristi može emitovati fotone samo duž staklene cijevi prekrivene mekim polimernim premazom.Najbolji signal se zadržava u optičkom vlaknu odbijanjem od stakla do polimera, tako da gotovo da nema gubitka signala tokom prijenosa na velike udaljenosti.Nažalost, svi podaci koji se prenose sa računara zahtevaju upotrebu skupih modula za elektro-optičku konverziju na kraju odašiljanja.

Slično, prijemnik je računar koji zahteva skupe fotoelektrične pretvarače na prijemnoj strani.Da bi se pojačao signal, ultra-velika udaljenost između različitih gradova zahtijeva "repeater" da izvrši osjetljiviju optičko-električnu konverziju, zatim pojača elektrone, a zatim prođe kroz super elektro-optički pretvarač da pusti optički signal prijeđi na sljedeći Štafeta konačno stiže na svoje odredište.

Istraživači sa Penn State University nadaju se da će razviti optička vlakna punjena pametnim poluvodičima, dajući im mogućnost da sami izvode električno-optičko-električnu konverziju.Trenutno, istraživački tim još nije postigao svoj cilj, ali je uspješno kombinovao sve potrebne materijale u svom poluvodičkom optičkom vlaknu i dokazao da može istovremeno prenositi fotone i elektrone.Zatim, oni trebaju napraviti uzorak monokristalnog silicija na oba kraja optičkog vlakna kako bi izvršili potrebnu optičko-električnu i električno-optičku konverziju u realnom vremenu.

Badding je 2006. demonstrirao izvodljivost upotrebe vlakana ispunjenih silicijumom, a Ji je tada koristio lasere da kombinuje monokristalni silicijum germanijum visoke čistoće sa staklenim kapilarama u svom istraživanju doktorske teze.Rezultat je pametna monosilikonska brtva koja je 2000 puta duža, koja pretvara Baddingov visokoučinkoviti originalni prototip u komercijalno održiv materijal.

Xiaoyu Ji, doktorant na Odsjeku za nauku o materijalima na Penn State University, provodi testove kristalizacije u Argonne National Laboratory

Ovo ultra-malo jednokristalno silikonsko jezgro također omogućava Ji-ju da koristi laserski skener da otopi i rafinira kristalnu strukturu u centru staklene jezgre na temperaturi od 750-900 stepeni Farenhajta, čime se izbjegava kontaminacija stakla silicijumom.

Stoga je bilo potrebno više od 10 godina od Baddingovog prvog pokušaja kombiniranja pametnih poluvodiča i jednostavnih optičkih vlakana s istim optičko-električnim vlaknom.

Zatim, istraživači će početi da optimizuju (kako bi pametno vlakno dostiglo brzinu prenosa i kvalitet koji se može uporediti sa jednostavnim vlaknom) i uzorkovati silicijum germanijum za praktične primene, uključujući endoskope, slike i lasere sa vlaknima.