Dywedodd ymchwilwyr ym Mhrifysgol Talaith Penn yn yr Unol Daleithiau ei bod yn bosibl y bydd y ffibr craidd lled-ddargludyddion ei hun yn gallu cyflawni trawsnewid “trydanol-optegol-trydanol” drud yn fuan heb ddibynnu ar y trawsnewidyddion trydan-optegol (electronig-optegol), a drud optegol- trawsnewidyddion electronig ar y pen derbyn.

Y ddyfais newydd hon yw cyfuno craidd silicon grisial sengl mewn capilari gwydr gyda diamedr mewnol o 1.7 micron, a chaledu a selio ar y ddau ben i ffurfio silicon crisial sengl, a thrwy hynny gyfuno germaniwm silicon crisial sengl rhatach a silicon crisial sengl ar y ddau ben. .Cynhaliwyd yr ymchwil hwn ar y cyd gan yr athrawon Venkatraman Gopalan a John Badding yn yr Adran Gwyddor Deunyddiau a Pheirianneg ym Mhrifysgol Talaith Penn, a'r myfyriwr doethuriaeth Xiaoyu Ji.

Ymgorffori craidd silicon amorffaidd mewn capilari gwydr gyda diamedr mewnol o 1.7 micron

Dim ond ar hyd tiwb gwydr wedi'i orchuddio â gorchudd polymer meddal y gall y ffibr optegol syml a ddefnyddir heddiw allyrru ffotonau.Mae'r signal gorau yn cael ei gadw yn y ffibr optegol trwy adlewyrchu o'r gwydr i'r polymer, felly nid oes bron unrhyw golled signal yn ystod y trosglwyddiad pellter hir.Yn anffodus, mae'r holl ddata a drosglwyddir o'r cyfrifiadur yn gofyn am ddefnyddio modiwlau trosi electro-optegol drud ar y pen trosglwyddo.

Yn yr un modd, mae'r derbynnydd yn gyfrifiadur sy'n gofyn am drawsnewidwyr ffotodrydanol drud ar y pen derbyn.Er mwyn cryfhau'r signal, mae angen “ailadroddwr” ar y pellter hir iawn rhwng gwahanol ddinasoedd i gyflawni trawsnewidiad optegol-trydanol mwy sensitif, yna chwyddo'r electronau, ac yna pasio trwy drawsnewidydd electro-optegol super i adael y signal optegol pasiwch i'r un nesaf Mae'r daith gyfnewid yn cyrraedd pen ei thaith o'r diwedd.

Mae ymchwilwyr ym Mhrifysgol Talaith Penn yn gobeithio datblygu ffibrau optegol wedi'u llenwi â lled-ddargludyddion smart, gan roi'r gallu iddynt berfformio trawsnewid trydanol-optegol-trydanol ar eu pen eu hunain.Ar hyn o bryd, nid yw'r tîm ymchwil wedi cyrraedd ei nod eto, ond mae wedi llwyddo i gyfuno'r holl ddeunyddiau gofynnol yn ei ffibr optegol lled-ddargludyddion a phrofi y gall drosglwyddo ffotonau ac electronau ar yr un pryd.Nesaf, mae angen iddynt batrwm silicon grisial sengl ar ddau ben y ffibr optegol i gyflawni'r trawsnewid optegol-trydanol a thrydanol-optegol angenrheidiol mewn amser real.

Dangosodd Badding ddichonoldeb defnyddio ffibrau llawn silicon yn 2006, ac yna defnyddiodd Ji laserau i gyfuno germaniwm silicon grisial sengl purdeb uchel â chapilarïau gwydr yn ei ymchwil thesis doethurol.Y canlyniad yw sêl monosilicon smart sydd 2,000 gwaith yn hirach, sy'n trosi prototeip gwreiddiol effeithlonrwydd uchel Badding yn ddeunydd sy'n fasnachol hyfyw.

Mae Xiaoyu Ji, ymgeisydd PhD yn yr Adran Gwyddor Deunyddiau ym Mhrifysgol Talaith Penn, yn cynnal profion crisialu yn Labordy Cenedlaethol Argonne

Mae'r craidd silicon grisial sengl ultra-fach hwn hefyd yn caniatáu i Ji ddefnyddio sganiwr laser i doddi a mireinio'r strwythur grisial yng nghanol y craidd gwydr ar dymheredd o 750-900 gradd Fahrenheit, a thrwy hynny osgoi halogiad silicon o'r gwydr.

Felly, mae wedi cymryd mwy na 10 mlynedd o ymgais gyntaf Badding i gyfuno lled-ddargludyddion smart a ffibrau optegol syml gyda'r un ffibr optegol-trydanol.

Nesaf, bydd yr ymchwilwyr yn dechrau gwneud y gorau (er mwyn gwneud i'r ffibr smart gyrraedd y cyflymder trosglwyddo a'r ansawdd sy'n debyg i'r ffibr syml), a phatrymu'r germaniwm silicon ar gyfer cymwysiadau ymarferol, gan gynnwys endosgopau, delweddu a laserau ffibr.