Investigadores de la Universidad Penn State en Estados Unidos dijeron que pronto, la propia fibra del núcleo del semiconductor podrá realizar una costosa conversión “eléctrico-óptica-eléctrica” sin depender de los convertidores eléctrico-ópticos (electrónico-ópticos) y costosos convertidores ópticos. Convertidores electrónicos en el extremo receptor.

Esta nueva invención consiste en combinar un núcleo de silicio monocristalino en un capilar de vidrio con un diámetro interior de 1,7 micrones, y solidificarlo y sellarlo en ambos extremos para formar silicio monocristalino, combinando así silicio monocristalino más barato, germanio y silicio monocristalino en ambos extremos. .Esta investigación fue realizada conjuntamente por los profesores Venkatraman Gopalan y John Badding del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad Penn State, y el estudiante de doctorado Xiaoyu Ji.

Incorporar un núcleo de silicio amorfo en un capilar de vidrio con un diámetro interior de 1,7 micras.

La fibra óptica simple que se utiliza hoy en día sólo puede emitir fotones a lo largo de un tubo de vidrio cubierto con una suave capa de polímero.La mejor señal se retiene en la fibra óptica al reflejarse del vidrio al polímero, por lo que casi no hay pérdida de señal durante la transmisión de larga distancia.Desafortunadamente, todos los datos transmitidos desde la computadora requieren el uso de costosos módulos de conversión electroóptica en el extremo transmisor.

De manera similar, el receptor es una computadora que requiere costosos convertidores fotoeléctricos en el extremo receptor.Para fortalecer la señal, la distancia ultralarga entre diferentes ciudades requiere un "repetidor" para realizar una conversión óptico-eléctrica más sensible, luego amplificar los electrones y luego pasar a través de un convertidor súper electroóptico para permitir que la señal óptica pasar al siguiente El relevo finalmente llega a su destino.

Los investigadores de la Universidad Penn State esperan desarrollar fibras ópticas llenas de semiconductores inteligentes, dándoles la capacidad de realizar una conversión eléctrico-óptica-eléctrica por sí mismos.Por el momento, el equipo de investigación aún no ha alcanzado su objetivo, pero ha combinado con éxito todos los materiales necesarios en su fibra óptica semiconductora y ha demostrado que puede transmitir fotones y electrones al mismo tiempo.A continuación, deben modelar silicio monocristalino en ambos extremos de la fibra óptica para realizar la conversión óptico-eléctrica y eléctrico-óptica necesaria en tiempo real.

Badding demostró la viabilidad de utilizar fibras rellenas de silicio en 2006, y luego Ji utilizó láseres para combinar silicio germanio monocristalino de alta pureza con capilares de vidrio en su investigación de tesis doctoral.El resultado es un sello inteligente de monosilicio que es 2000 veces más largo, lo que convierte el prototipo original de alta eficiencia de Badding en un material comercialmente viable.

Xiaoyu Ji, candidato a doctorado en el Departamento de Ciencia de Materiales de la Universidad Penn State, realiza pruebas de cristalización en el Laboratorio Nacional Argonne.

Este núcleo de silicio monocristalino ultrapequeño también le permite a Ji utilizar un escáner láser para fundir y refinar la estructura cristalina en el centro del núcleo de vidrio a una temperatura de 750 a 900 grados Fahrenheit, evitando así la contaminación del vidrio con silicio.

Por lo tanto, han pasado más de 10 años desde el primer intento de Badding de combinar semiconductores inteligentes y fibras ópticas simples con la misma fibra óptico-eléctrica.

A continuación, los investigadores comenzarán a optimizar (para que la fibra inteligente alcance una velocidad de transmisión y una calidad comparables a las de la fibra simple) y modelarán el silicio germanio para aplicaciones prácticas, incluidos endoscopios, imágenes y láseres de fibra.