Ameerika Ühendriikide Penn State'i ülikooli teadlased ütlesid, et peagi võib pooljuhtsüdamiku kiud ise olla võimeline teostama kallist "elektri-optilist-elektrilist" muundust ilma elektri-optilistele (elektroonilis-optilistele) muunduritele ja kallitele optilistele muunduritele tuginemata. elektroonilised muundurid vastuvõtuotsas.

See uus leiutis on ühendada monokristalliline räni südamik klaaskapillaaris, mille siseläbimõõt on 1,7 mikronit, ning tahkuda ja tihendada mõlemast otsast, et moodustada monokristalliline räni, kombineerides seeläbi odavamat monokristallräni germaaniumi ja monokristallräni mõlemas otsas. .Selle uuringu viisid ühiselt läbi Penn State'i ülikooli materjaliteaduse ja tehnika osakonna professorid Venkatraman Gopalan ja John Badding ning doktorant Xiaoyu Ji.

Sisestage amorfne ränisüdamik klaaskapillaari, mille siseläbimõõt on 1,7 mikronit

Tänapäeval kasutatav lihtne optiline kiud suudab kiirata footoneid ainult mööda klaastoru, mis on kaetud pehme polümeerkattega.Parim signaal säilib optilises kius, peegeldudes klaasilt polümeerile, nii et kaugedastuse ajal signaali kadu peaaegu puudub.Kahjuks nõuavad kõik arvutist edastatavad andmed edastavas otsas kallete elektro-optiliste teisendusmoodulite kasutamist.

Samamoodi on vastuvõtja arvuti, mille vastuvõtuotsas on vaja kalleid fotoelektrilisi muundureid.Signaali tugevdamiseks vajab ülipikk vahemaa erinevate linnade vahel "repeaterit", et teostada tundlikum optiline-elektriline muundamine, seejärel võimendada elektrone ja seejärel läbida superelektro-optiline muundur, et lasta optiline signaal. edasi järgmisele Relee jõuab lõpuks sihtkohta.

Penn State'i ülikooli teadlased loodavad välja töötada nutikate pooljuhtidega täidetud optilised kiud, mis annavad neile võimaluse iseseisvalt elektri-optilist-elektrilist muundada.Praegu pole uurimisrühm veel oma eesmärki saavutanud, kuid on edukalt kombineerinud kõik vajalikud materjalid oma pooljuhtoptilises kius ja tõestanud, et see suudab üheaegselt edastada footoneid ja elektrone.Järgmiseks peavad nad optilise kiu mõlemasse otsa musterdama monokristalli räni, et teostada reaalajas vajalik optiline-elektriline ja elektriline-optiline muundamine.

Badding demonstreeris 2006. aastal räniga täidetud kiudude kasutamise teostatavust ja Ji kasutas seejärel oma doktoritöö uurimistöös lasereid, et kombineerida kõrge puhtusastmega monokristallräni germaaniumi klaaskapillaaridega.Tulemuseks on nutikas monoräni tihend, mis on 2000 korda pikem, mis muudab Baddingi ülitõhusa originaalprototüübi äriliselt elujõuliseks materjaliks.

Penn State'i ülikooli materjaliteaduse osakonna doktorant Xiaoyu Ji viib läbi kristallisatsioonikatseid Argonne'i riiklikus laboris

See üliväike monokristallist räni südamik võimaldab Ji-l kasutada ka laserskannerit, et sulatada ja täpsustada kristallstruktuuri klaasisüdamiku keskel temperatuuril 750–900 kraadi Fahrenheiti, vältides seeläbi klaasi räni saastumist.

Seetõttu on Baddingi esimesest katsest ühendada nutikad pooljuhid ja lihtsad optilised kiud sama optilise-elektrilise kiuga kulunud rohkem kui 10 aastat.

Järgmisena hakkavad teadlased optimeerima (selleks, et nutikas kiud saavutaks edastuskiiruse ja kvaliteedi, mis oleks võrreldav lihtsa kiuga) ja muster räni germaaniumi praktilisteks rakendusteks, sealhulgas endoskoobid, pildistamine ja kiudlaserid.