Des chercheurs de l'Université Penn State aux États-Unis ont déclaré que bientôt, la fibre à noyau semi-conducteur elle-même pourrait être capable d'effectuer une conversion « électrique-optique-électrique » coûteuse sans compter sur les convertisseurs électrique-optique (électronique-optique) et les coûteux convertisseurs optiques-électriques. convertisseurs électroniques à la réception.

Cette nouvelle invention consiste à combiner un noyau de silicium monocristallin dans un capillaire en verre d'un diamètre intérieur de 1,7 microns, et à le solidifier et à le sceller aux deux extrémités pour former du silicium monocristallin, combinant ainsi du silicium monocristallin moins cher, du germanium et du silicium monocristallin aux deux extrémités. .Cette recherche a été menée conjointement par les professeurs Venkatraman Gopalan et John Badding du Département de science et d'ingénierie des matériaux de la Penn State University, et par le doctorant Xiaoyu Ji.

Incorporer un noyau de silicium amorphe dans un capillaire en verre d'un diamètre intérieur de 1,7 microns

La simple fibre optique utilisée aujourd’hui ne peut émettre des photons que le long d’un tube de verre recouvert d’un revêtement polymère souple.Le meilleur signal est retenu dans la fibre optique par réflexion du verre vers le polymère, de sorte qu'il n'y a presque aucune perte de signal pendant la transmission longue distance.Malheureusement, toutes les données transmises depuis l'ordinateur nécessitent l'utilisation de modules de conversion électro-optiques coûteux du côté de la transmission.

De même, le récepteur est un ordinateur qui nécessite des convertisseurs photoélectriques coûteux à la réception.Afin de renforcer le signal, la distance ultra longue entre différentes villes nécessite un « répéteur » pour effectuer une conversion optique-électrique plus sensible, puis amplifier les électrons, puis passer à travers un super convertisseur électro-optique pour laisser passer le signal optique. passer au suivant Le relais arrive enfin à destination.

Des chercheurs de la Penn State University espèrent développer des fibres optiques remplies de semi-conducteurs intelligents, leur donnant ainsi la possibilité d'effectuer elles-mêmes une conversion électrique-optique-électrique.À l'heure actuelle, l'équipe de recherche n'a pas encore atteint son objectif, mais elle a réussi à combiner tous les matériaux requis dans sa fibre optique semi-conductrice et à prouver qu'elle peut transmettre simultanément des photons et des électrons.Ensuite, ils doivent modéliser du silicium monocristallin aux deux extrémités de la fibre optique pour effectuer la conversion optique-électrique et électrique-optique nécessaire en temps réel.

Badding a démontré la faisabilité de l'utilisation de fibres remplies de silicium en 2006, et Ji a ensuite utilisé des lasers pour combiner du silicium germanium monocristallin de haute pureté avec des capillaires en verre dans le cadre de sa thèse de doctorat.Le résultat est un joint monosilicium intelligent 2 000 fois plus long, qui convertit le prototype original à haut rendement de Badding en un matériau commercialement viable.

Xiaoyu Ji, doctorant au Département de science des matériaux de la Penn State University, effectue des tests de cristallisation au Laboratoire national d'Argonne

Ce noyau de silicium monocristallin ultra-petit permet également à Ji d'utiliser un scanner laser pour fondre et affiner la structure cristalline au centre du noyau de verre à une température de 750 à 900 degrés Fahrenheit, évitant ainsi la contamination du verre par le silicium.

Par conséquent, il a fallu plus de 10 ans depuis la première tentative de Badding visant à combiner des semi-conducteurs intelligents et des fibres optiques simples avec la même fibre optique-électrique.

Ensuite, les chercheurs commenceront à optimiser (afin que la fibre intelligente atteigne une vitesse de transmission et une qualité comparables à celles de la fibre simple) et à modéliser le silicium-germanium pour des applications pratiques, notamment les endoscopes, l'imagerie et les lasers à fibre.