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 a 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.

Szereljen be 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 nagy távolságú 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 képes egyszerre 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 átalakítást.

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-kis 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.