Els investigadors de la Universitat de Penn State als Estats Units van dir que aviat, la fibra del nucli semiconductor en si mateixa pot realitzar una costosa conversió "elèctric-òptica-elèctrica" ​​sense dependre dels convertidors elèctric-òptics (electrònic-òptics) i dels costosos convertidors òptics. convertidors electrònics a l'extrem receptor.

Aquesta nova invenció consisteix a combinar un nucli de silici d'un sol cristall en un capil·lar de vidre amb un diàmetre interior d'1,7 micres, i solidificar i segellar als dos extrems per formar silici monocristal·lí, combinant així el germani de silici monocristal més barat i el silici monocristal en ambdós extrems. .Aquesta investigació la van dur a terme conjuntament els professors Venkatraman Gopalan i John Badding del Departament de Ciència i Enginyeria de Materials de la Penn State University i l'estudiant de doctorat Xiaoyu Ji.

Incorporar un nucli de silici amorf en un capil·lar de vidre amb un diàmetre interior d'1,7 micres

La senzilla fibra òptica que s'utilitza avui només pot emetre fotons al llarg d'un tub de vidre cobert amb un recobriment suau de polímer.El millor senyal es reté a la fibra òptica reflectint-se del vidre al polímer, de manera que gairebé no hi ha pèrdua de senyal durant la transmissió a llarga distància.Malauradament, totes les dades transmeses des de l'ordinador requereixen l'ús de mòduls de conversió electro-òptica cars al final de la transmissió.

De la mateixa manera, el receptor és un ordinador que requereix costosos convertidors fotoelèctrics a l'extrem receptor.Per reforçar el senyal, la distància ultra llarga entre diferents ciutats requereix un "repetidor" per realitzar una conversió òptic-elèctrica més sensible, després amplificar els electrons i passar per un convertidor súper electro-òptic per deixar el senyal òptic. passar al següent El relleu arriba finalment al seu destí.

Els investigadors de la Penn State University esperen desenvolupar fibres òptiques plenes de semiconductors intel·ligents, que els donin la capacitat de realitzar la conversió elèctrica-òptica-elèctrica per si mateixes.Actualment, l'equip d'investigació encara no ha assolit el seu objectiu, però ha combinat amb èxit tots els materials necessaris a la seva fibra òptica semiconductora i ha demostrat que pot transmetre fotons i electrons alhora.A continuació, necessiten modelar silici monocristal en ambdós extrems de la fibra òptica per realitzar la conversió òptica-elèctrica i elèctrica-òptica necessària en temps real.

Badding va demostrar la viabilitat d'utilitzar fibres farcides de silici l'any 2006, i Ji després va utilitzar làsers per combinar germani de silici monocristal·lí d'alta puresa amb capil·lars de vidre en la seva tesi doctoral.El resultat és un segell de monosilici intel·ligent que és 2.000 vegades més llarg, que converteix el prototip original d'alta eficiència de Badding en un material comercialment viable.

Xiaoyu Ji, candidat a doctorat al Departament de Ciència de Materials de la Universitat Estatal de Penn, realitza proves de cristal·lització al Laboratori Nacional d'Argonne

Aquest nucli de silici d'un sol cristall ultra petit també permet a Ji utilitzar un escàner làser per fondre i refinar l'estructura de cristall al centre del nucli de vidre a una temperatura de 750-900 graus Fahrenheit, evitant així la contaminació de silici del vidre.

Per tant, han passat més de 10 anys des del primer intent de Badding de combinar semiconductors intel·ligents i fibres òptiques simples amb la mateixa fibra òptica-elèctrica.

A continuació, els investigadors començaran a optimitzar (per tal que la fibra intel·ligent assoleixi la velocitat i la qualitat de transmissió comparables a la fibra simple) i modelaran el germani de silici per a aplicacions pràctiques, com ara endoscopis, imatges i làsers de fibra.