ԱՄՆ-ի Փեն նահանգի համալսարանի հետազոտողները նշել են, որ շուտով կիսահաղորդչային միջուկային մանրաթելն ինքնին կարող է իրականացնել թանկարժեք «էլեկտրա-օպտիկա-էլեկտրական» փոխակերպում՝ առանց հենվելու էլեկտրական-օպտիկական (էլեկտրոնային-օպտիկական) փոխարկիչների և թանկարժեք օպտիկա- էլեկտրոնային փոխարկիչներ ընդունման վերջում:

Այս նոր գյուտը պետք է միավորի մեկ բյուրեղյա սիլիցիումի միջուկը ապակե մազանոթի մեջ 1,7 մկմ ներքին տրամագծով, և ամրացվի և կնքվի երկու ծայրերում՝ ձևավորելով մեկ բյուրեղյա սիլիցիում, դրանով իսկ միավորելով ավելի էժան մեկ բյուրեղյա սիլիցիումի գերմանիումը և մեկ բյուրեղյա սիլիցիումը երկու ծայրերում: .Այս հետազոտությունը համատեղ անցկացրել են պրոֆեսորներ Վենկատրաման Գոպալանը և Ջոն Բադինգը Փեն նահանգի համալսարանի Նյութերագիտության և ճարտարագիտության ամբիոնում և դոկտորանտ Սյաոյու Ջին:

Ներառեք ամորֆ սիլիցիումի միջուկը 1,7 մկմ ներքին տրամագծով ապակե մազանոթի մեջ

Այսօր օգտագործվող պարզ օպտիկական մանրաթելը կարող է միայն ֆոտոններ արձակել ապակե խողովակի երկայնքով, որը ծածկված է փափուկ պոլիմերային ծածկույթով:Լավագույն ազդանշանը պահպանվում է օպտիկական մանրաթելում՝ ապակուց դեպի պոլիմեր արտացոլվելով, այնպես որ հեռահար փոխանցման ժամանակ ազդանշանի կորուստ գրեթե չի լինում:Ցավոք սրտի, համակարգչից փոխանցվող բոլոր տվյալները պահանջում են հաղորդիչ վերջում թանկարժեք էլեկտրաօպտիկական փոխակերպման մոդուլների օգտագործումը:

Նմանապես, ընդունիչը համակարգիչ է, որն ընդունող ծայրում պահանջում է թանկարժեք ֆոտոէլեկտրական փոխարկիչներ:Ազդանշանն ուժեղացնելու համար տարբեր քաղաքների միջև ծայրահեղ երկար հեռավորությունը պահանջում է «կրկնող»՝ ավելի զգայուն օպտիկա-էլեկտրական փոխակերպում կատարելու համար, այնուհետև ուժեղացնում է էլեկտրոնները և անցնում գերէլեկտրաօպտիկական փոխարկիչով՝ թույլ տալու համար օպտիկական ազդանշանը: անցնել հաջորդին Ռելեն վերջապես հասնում է իր նպատակակետին:

Փեն նահանգի համալսարանի հետազոտողները հույս ունեն զարգացնել օպտիկական մանրաթելեր, որոնք լցված են խելացի կիսահաղորդիչներով, ինչը նրանց հնարավորություն կտա ինքնուրույն իրականացնել էլեկտրական-օպտիկա-էլեկտրական փոխակերպումը:Ներկայումս հետազոտական ​​թիմը դեռ չի հասել իր նպատակին, բայց հաջողությամբ միավորել է բոլոր անհրաժեշտ նյութերը իր կիսահաղորդչային օպտիկական մանրաթելում և ապացուցել, որ այն կարող է միաժամանակ փոխանցել ֆոտոններ և էլեկտրոններ։Այնուհետև նրանք պետք է օպտիկական մանրաթելի երկու ծայրերի վրա մեկ բյուրեղյա սիլիցիում ձևավորեն՝ իրական ժամանակում անհրաժեշտ օպտիկա-էլեկտրական և էլեկտրական-օպտիկական փոխակերպումը կատարելու համար:

Բադդինգը ցույց տվեց սիլիցիումով լցված մանրաթելերի օգտագործման իրագործելիությունը 2006 թվականին, և Ջին այնուհետև օգտագործեց լազերներ՝ իր դոկտորական թեզի հետազոտության ժամանակ բարձր մաքրության մեկ բյուրեղյա սիլիցիումի գերմանիումի հետ ապակե մազանոթների հետ համատեղելու համար:Արդյունքը 2000 անգամ ավելի երկար մոնոսիլիկոնային խելացի կնիքն է, որը Badding-ի բարձր արդյունավետությամբ օրիգինալ նախատիպը վերածում է կոմերցիոն առումով կենսունակ նյութի:

Սյաոյու Ջին, Փեն նահանգի համալսարանի Նյութերագիտության ամբիոնի ասպիրանտուրայի թեկնածուն, բյուրեղացման թեստեր է անցկացնում Արգոնի ազգային լաբորատորիայում:

Այս չափազանց փոքր մեկ բյուրեղյա սիլիկոնային միջուկը նաև թույլ է տալիս Ji-ին օգտագործել լազերային սկաներ՝ ապակու միջուկի կենտրոնում 750-900 աստիճան Ֆարենհայթ ջերմաստիճանում հալեցնելու և զտելու բյուրեղային կառուցվածքը՝ դրանով իսկ խուսափելով ապակու սիլիցիումով աղտոտումից:

Հետևաբար, Բադինգի առաջին փորձից տևել է ավելի քան 10 տարի՝ խելացի կիսահաղորդիչների և պարզ օպտիկական մանրաթելերը նույն օպտիկական-էլեկտրական մանրաթելերի հետ համատեղելու համար:

Հետագայում հետազոտողները կսկսեն օպտիմալացնել (որպեսզի խելացի մանրաթելը հասնի փոխանցման արագությանը և որակին, որը համեմատելի է պարզ մանրաթելի հետ), և կձևավորեն սիլիկոնային գերմանիումը գործնական կիրառման համար, ներառյալ էնդոսկոպները, պատկերազարդումը և մանրաթելային լազերները: