Az egyesült államokbeli Penn State Egyetem kutatói azt mondták, hogy hamarosan maga a félvezető magszál is képes lehet drága „elektromos-optikai-elektromos” konverziót végrehajtani anélkül, hogy az elektromos-optikai (elektronikus-optikai) átalakítókra és drága optikai- elektronikus átalakítók a vevő oldalon.

Ennek az új találmánynak az a célja, hogy egy 1,7 mikron belső átmérőjű üvegkapillárisban egykristályos szilíciummagot egyesítsen, és mindkét végén megszilárduljon és lezárjon egykristályos szilíciumot, ezáltal az olcsóbb egykristályos szilícium germániumot és az egykristályszilíciumot mindkét végén kombinálja. . Ezt a kutatást Venkatraman Gopalan és John Badding professzorok közösen végezték a Penn State Egyetem Anyagtudományi és Mérnöki Tanszékén, valamint Xiaoyu Ji doktorandusz.

Tegyen egy amorf szilícium magot egy 1,7 mikron belső átmérőjű üvegkapillárisba

A ma használt egyszerű optikai szál csak puha polimer bevonattal borított üvegcső mentén képes fotonokat kibocsátani. Az üvegről a polimerre visszaverve a legjobb jelet az optikai szál tartja meg, így a távolsági átvitel során szinte nincs jelveszteség. Sajnos a számítógépről továbbított összes adat drága elektro-optikai átalakító modulokat igényel az átviteli oldalon.

Hasonlóképpen, a vevő egy számítógép, amely drága fotoelektromos átalakítókat igényel a vevő oldalon. A jel erősítése érdekében a különböző városok közötti rendkívül nagy távolsághoz szükség van egy „repeater”-re, amely érzékenyebb optikai-elektromos konverziót hajt végre, majd felerősíti az elektronokat, majd egy szuperelektro-optikai konverteren keresztül engedi az optikai jelet. át a következőre A relé végre célba ér.

A Penn State Egyetem kutatói abban reménykednek, hogy intelligens félvezetőkkel töltött optikai szálakat tudnak kifejleszteni, így képesek lesznek önállóan elektromos-optikai-elektromos konverziót végrehajtani. A kutatócsoport jelenleg még nem érte el a kitűzött célt, de sikeresen egyesítette az összes szükséges anyagot a félvezető optikai szálában, és bebizonyította, hogy egyszerre képes fotonokat és elektronokat továbbítani. Ezután egykristályos szilíciumot kell mintázniuk az optikai szál mindkét végén, hogy valós időben hajtsák végre a szükséges optikai-elektromos és elektromos-optikai konverziót.

Badding 2006-ban demonstrálta a szilíciummal töltött szálak alkalmazásának megvalósíthatóságát, majd Ji doktori értekezésében lézerekkel kombinálta a nagy tisztaságú egykristályos szilícium germániumot üvegkapillárisokkal. Az eredmény egy intelligens monoszilícium tömítés, amely 2000-szer hosszabb, amely Badding nagy hatékonyságú eredeti prototípusát kereskedelmileg életképes anyaggá alakítja.

Xiaoyu Ji, a Penn State Egyetem Anyagtudományi Tanszékének PhD-jelöltje kristályosodási teszteket végez az Argonne National Laboratoryban

Ez az ultra-kicsi egykristályos szilíciummag lehetővé teszi a Ji számára, hogy lézerszkennert használjon az üvegmag közepén lévő kristályszerkezet megolvasztására és finomítására 750-900 Fahrenheit-fok között, ezáltal elkerülhető az üveg szilíciumszennyeződése.

Ezért több mint 10 év telt el Badding első kísérletétől, hogy az intelligens félvezetőket és az egyszerű optikai szálakat ugyanazzal az optikai-elektromos szállal kombinálja.

Ezután a kutatók megkezdik az optimalizálást (annak érdekében, hogy az intelligens szál elérje az egyszerű szálhoz hasonló átviteli sebességet és minőséget), és mintázzák a szilícium germániumot gyakorlati alkalmazásokhoz, beleértve az endoszkópokat, a képalkotást és a szálas lézereket.