Výzkumníci z Penn State University ve Spojených státech uvedli, že polovodičové jádrové vlákno samo o sobě může být brzy schopné provádět nákladnou „elektricko-opticko-elektrickou“ konverzi, aniž by se spoléhalo na elektro-optické (elektronicko-optické) převodníky a drahé optické- elektronické převodníky na přijímací straně.

Tento nový vynález spočívá ve spojení monokrystalického křemíkového jádra ve skleněné kapiláře s vnitřním průměrem 1,7 mikronu a ztuhnutí a utěsnění na obou koncích za vzniku monokrystalického křemíku, čímž se kombinuje levnější monokrystalický křemík germanium a monokrystalický křemík na obou koncích. .Tento výzkum společně provedli profesoři Venkatraman Gopalan a John Badding na katedře materiálových věd a inženýrství na Penn State University a doktorand Xiaoyu Ji.

Začlenění amorfního křemíkového jádra do skleněné kapiláry s vnitřním průměrem 1,7 mikronu

Dnes používané jednoduché optické vlákno může emitovat fotony pouze podél skleněné trubice pokryté měkkým polymerním povlakem.Nejlepší signál je zadržen v optickém vláknu odrazem od skla k polymeru, takže při přenosu na velkou vzdálenost nedochází téměř k žádné ztrátě signálu.Bohužel všechna data přenášená z počítače vyžadují použití drahých elektrooptických konverzních modulů na vysílací straně.

Podobně je přijímačem počítač, který vyžaduje drahé fotoelektrické konvertory na přijímací straně.Aby se signál zesílil, ultra dlouhá vzdálenost mezi různými městy vyžaduje „opakovač“, který provede citlivější opticko-elektrickou konverzi, poté zesílí elektrony a poté projde super elektro-optickým převodníkem, aby umožnil optický signál. předat dalšímu Štafeta konečně dosáhne svého cíle.

Výzkumníci z Penn State University doufají, že vyvinou optická vlákna naplněná inteligentními polovodiči, což jim umožní samostatně provádět elektro-opticko-elektrickou konverzi.V současné době výzkumný tým ještě nedosáhl svého cíle, ale úspěšně zkombinoval všechny požadované materiály ve svém polovodičovém optickém vláknu a dokázal, že dokáže přenášet fotony a elektrony zároveň.Dále potřebují nakreslit monokrystal křemíku na obou koncích optického vlákna, aby provedli nezbytnou opticko-elektrickou a elektro-optickou konverzi v reálném čase.

Badding prokázal proveditelnost použití vláken plněných křemíkem v roce 2006 a Ji poté použil lasery ke kombinaci vysoce čistého monokrystalického křemíkového germania se skleněnými kapilárami ve výzkumu své doktorské práce.Výsledkem je chytré monosilikonové těsnění, které je 2 000krát delší, což přeměňuje vysoce účinný originální prototyp Baddingu na komerčně životaschopný materiál.

Xiaoyu Ji, doktorand na katedře materiálových věd na Penn State University, provádí krystalizační testy v Argonne National Laboratory

Toto ultra-malé monokrystalické křemíkové jádro také umožňuje Ji použít laserový skener k roztavení a zjemnění krystalové struktury ve středu skleněného jádra při teplotě 750-900 stupňů Fahrenheita, čímž se zabrání kontaminaci skla křemíkem.

Od prvního pokusu společnosti Badding o kombinaci inteligentních polovodičů a jednoduchých optických vláken se stejným opticko-elektrickým vláknem proto uplynulo více než 10 let.

Dále vědci začnou optimalizovat (aby chytré vlákno dosáhlo přenosové rychlosti a kvality srovnatelné s jednoduchým vláknem) a vzorovat křemíkové germanium pro praktické aplikace, včetně endoskopů, zobrazování a vláknových laserů.