Os investigadores da Universidade de Penn State, nos Estados Unidos, dixeron que pronto, a propia fibra do núcleo de semicondutores pode realizar unha cara conversión "eléctrico-óptico-eléctrico" sen depender dos conversores eléctrico-óptico (electrónico-óptico) e dos caros conversores ópticos-ópticos. conversores electrónicos no extremo receptor.

Esta nova invención consiste en combinar un núcleo de silicio monocristalino nun capilar de vidro cun diámetro interior de 1,7 micras, e solidificar e selar en ambos os extremos para formar silicio monocristalino, combinando así o silicio monocristalino máis barato, o xermanio e o silicio monocristalino nos dous extremos. .Esta investigación foi realizada conxuntamente polos profesores Venkatraman Gopalan e John Badding do Departamento de Ciencia e Enxeñaría de Materiais da Universidade Estatal de Penn, e o estudante de doutoramento Xiaoyu Ji.

Incorporar un núcleo de silicio amorfo nun capilar de vidro cun diámetro interior de 1,7 micras.

A simple fibra óptica utilizada hoxe só pode emitir fotóns ao longo dun tubo de vidro cuberto cun recubrimento de polímero suave.O mellor sinal retírase na fibra óptica ao reflectirse desde o vidro ata o polímero, polo que case non hai perda de sinal durante a transmisión a longa distancia.Desafortunadamente, todos os datos transmitidos desde o ordenador requiren o uso de módulos de conversión electro-ópticos caros no extremo de transmisión.

Do mesmo xeito, o receptor é un ordenador que require caros conversores fotoeléctricos no extremo receptor.Para reforzar o sinal, a distancia ultralonga entre as diferentes cidades require un "repetidor" para realizar unha conversión óptico-eléctrica máis sensible, despois amplificar os electróns e, a continuación, pasar por un superconversor electro-óptico para deixar o sinal óptico. pasar ao seguinte O relevo chega por fin ao seu destino.

Os investigadores da Universidade de Penn State esperan desenvolver fibras ópticas cheas de semicondutores intelixentes, que lles permitan realizar a conversión eléctrico-óptico-eléctrico por si mesmos.Na actualidade, o equipo de investigación aínda non alcanzou o seu obxectivo, pero combinou con éxito todos os materiais necesarios na súa fibra óptica semicondutora e demostrou que pode transmitir fotóns e electróns ao mesmo tempo.A continuación, necesitan modelar silicio monocristal nos dous extremos da fibra óptica para realizar a conversión óptico-eléctrica e eléctrica-óptica necesaria en tempo real.

Badding demostrou a viabilidade do uso de fibras cheas de silicio en 2006, e Ji logo utilizou láseres para combinar xermanio de silicio monocristalino de alta pureza con capilares de vidro na súa tese de doutoramento.O resultado é un selo de monosilicio intelixente que é 2.000 veces máis longo, que converte o prototipo orixinal de alta eficiencia de Badding nun material comercialmente viable.

Xiaoyu Ji, un candidato a doutoramento no Departamento de Ciencia de Materiais da Universidade Estatal de Penn, realiza probas de cristalización no Laboratorio Nacional de Argonne

Este núcleo de silicio de cristal único ultrapequeno tamén permite que Ji use un escáner láser para fundir e refinar a estrutura de cristal no centro do núcleo de vidro a unha temperatura de 750-900 graos Fahrenheit, evitando así a contaminación do vidro por silicio.

Polo tanto, pasaron máis de 10 anos desde o primeiro intento de Badding de combinar semicondutores intelixentes e fibras ópticas sinxelas coa mesma fibra óptica-eléctrica.

A continuación, os investigadores comezarán a optimizar (para que a fibra intelixente alcance unha velocidade e calidade de transmisión comparables á da fibra simple) e modelar o xermanio de silicio para aplicacións prácticas, incluíndo endoscopios, imaxes e láseres de fibra.