Istraživači sa Sveučilišta Penn State u Sjedinjenim Državama rekli su da bi uskoro samo poluvodičko vlakno s jezgrom moglo moći izvoditi skupu "električno-optičko-električno" pretvorbu bez oslanjanja na električno-optičke (elektronsko-optičke) pretvarače i skupe optičke elektronički pretvarači na prijemnom kraju.

Ovaj novi izum je kombinacija jezgre monokristala silicija u staklenoj kapilari s unutarnjim promjerom od 1,7 mikrona, te skrućivanje i brtvljenje na oba kraja kako bi se formirao monokristalni silicij, čime se kombinira jeftiniji monokristalni silicij germanij i monokristalni silicij na oba kraja .Ovo istraživanje zajedno su proveli profesori Venkatraman Gopalan i John Badding na Odsjeku za znanost o materijalima i inženjerstvo na Sveučilištu Penn State te doktorand Xiaoyu Ji.

Ugradite jezgru od amorfnog silicija u staklenu kapilaru s unutarnjim promjerom od 1,7 mikrona

Jednostavna optička vlakna koja se danas koriste mogu samo emitirati fotone duž staklene cijevi prekrivene mekim polimernim premazom.Najbolji signal zadržava se u optičkom vlaknu reflektirajući se od stakla do polimera, tako da gotovo da nema gubitka signala tijekom prijenosa na velike udaljenosti.Nažalost, svi podaci koji se prenose s računala zahtijevaju upotrebu skupih elektro-optičkih modula za pretvorbu na kraju prijenosa.

Slično tome, prijemnik je računalo koje zahtijeva skupe fotoelektrične pretvarače na prijemnom kraju.Kako bi se pojačao signal, ultra velika udaljenost između različitih gradova zahtijeva "repetitor" za izvođenje osjetljivije optičko-električne pretvorbe, zatim pojačavanje elektrona, a zatim prolazak kroz super elektro-optički pretvarač kako bi se optički signal pustio prijeđi na sljedeći Relej konačno stiže na svoje odredište.

Istraživači sa Sveučilišta Penn State nadaju se da će razviti optička vlakna ispunjena pametnim poluvodičima, dajući im mogućnost da sami izvode električno-optičko-električnu pretvorbu.Trenutačno istraživački tim još nije postigao svoj cilj, ali je uspješno kombinirao sve potrebne materijale u svom poluvodičkom optičkom vlaknu i dokazao da može prenositi fotone i elektrone u isto vrijeme.Zatim trebaju napraviti uzorak monokristalnog silicija na oba kraja optičkog vlakna kako bi izvršili potrebnu optičko-električnu i električno-optičku pretvorbu u stvarnom vremenu.

Badding je 2006. godine demonstrirao izvedivost upotrebe vlakana ispunjenih silicijem, a Ji je zatim upotrijebio lasere za kombiniranje monokristala silicij germanija visoke čistoće sa staklenim kapilarama u istraživanju svog doktorskog rada.Rezultat je pametna monosilikonska brtva koja je 2000 puta duža, koja pretvara Baddingov visokoučinkoviti originalni prototip u komercijalno isplativ materijal.

Xiaoyu Ji, doktorant na Odsjeku za znanost o materijalima na Sveučilištu Penn State, provodi testove kristalizacije u Nacionalnom laboratoriju Argonne

Ova ultra-mala monokristalna silicijska jezgra također omogućuje Jiju da koristi laserski skener za taljenje i pročišćavanje kristalne strukture u središtu staklene jezgre na temperaturi od 750-900 stupnjeva Fahrenheita, čime se izbjegava kontaminacija stakla silikonom.

Stoga je trebalo više od 10 godina od Baddingovog prvog pokušaja kombiniranja pametnih poluvodiča i jednostavnih optičkih vlakana s istim optičko-električnim vlaknom.

Zatim će istraživači početi optimizirati (kako bi pametno vlakno postiglo brzinu prijenosa i kvalitetu usporedivu s jednostavnim vlaknom) i uzorkovati silicij germanij za praktične primjene, uključujući endoskope, slike i optičke lasere.