Para peneliti di Penn State University di Amerika Serikat mengatakan bahwa dalam waktu dekat, serat inti semikonduktor itu sendiri mungkin dapat melakukan konversi “listrik-optik-listrik” yang mahal tanpa bergantung pada konverter listrik-optik ( elektronik-optik), dan optik- konverter elektronik di pihak penerima.

Penemuan baru ini adalah menggabungkan inti silikon kristal tunggal dalam kapiler kaca dengan diameter dalam 1,7 mikron, dan mengeras serta menyegel kedua ujungnya untuk membentuk silikon kristal tunggal, sehingga menggabungkan silikon kristal tunggal germanium yang lebih murah dan silikon kristal tunggal di kedua ujungnya. .Penelitian ini dilakukan bersama oleh profesor Venkatraman Gopalan dan John Badding di Departemen Ilmu dan Teknik Material di Penn State University, dan mahasiswa doktoral Xiaoyu Ji.

Gabungkan inti silikon amorf dalam kapiler kaca dengan diameter dalam 1,7 mikron

Serat optik sederhana yang digunakan saat ini hanya dapat memancarkan foton melalui tabung kaca yang dilapisi lapisan polimer lembut.Sinyal terbaik dipertahankan dalam serat optik dengan cara dipantulkan dari kaca ke polimer, sehingga hampir tidak ada kehilangan sinyal selama transmisi jarak jauh.Sayangnya, semua data yang dikirimkan dari komputer memerlukan penggunaan modul konversi elektro-optik yang mahal pada ujung transmisi.

Demikian pula, penerima adalah komputer yang memerlukan konverter fotolistrik yang mahal di sisi penerima.Untuk memperkuat sinyal, jarak yang sangat jauh antara kota-kota yang berbeda memerlukan “repeater” untuk melakukan konversi optik-listrik yang lebih sensitif, kemudian memperkuat elektron, dan kemudian melewati konverter elektro-optik super untuk membiarkan sinyal optik lolos ke yang berikutnya Relai akhirnya mencapai tujuannya.

Para peneliti di Penn State University berharap dapat mengembangkan serat optik yang diisi dengan semikonduktor cerdas, sehingga memberi mereka kemampuan untuk melakukan konversi listrik-optik-listrik sendiri.Saat ini, tim peneliti belum mencapai tujuannya, namun telah berhasil menggabungkan semua bahan yang dibutuhkan dalam serat optik semikonduktornya dan membuktikan bahwa ia dapat mentransmisikan foton dan elektron pada saat yang bersamaan.Selanjutnya, mereka perlu membuat pola silikon kristal tunggal di kedua ujung serat optik untuk melakukan konversi optik-listrik dan listrik-optik yang diperlukan secara real time.

Badding mendemonstrasikan kelayakan penggunaan serat berisi silikon pada tahun 2006, dan Ji kemudian menggunakan laser untuk menggabungkan silikon kristal tunggal germanium dengan kemurnian tinggi dengan kapiler kaca dalam penelitian tesis doktoralnya.Hasilnya adalah segel monosilikon cerdas yang 2.000 kali lebih panjang, yang mengubah prototipe asli Badding yang berefisiensi tinggi menjadi bahan yang layak secara komersial.

Xiaoyu Ji, kandidat PhD di Departemen Ilmu Material di Penn State University, melakukan tes kristalisasi di Laboratorium Nasional Argonne

Inti silikon kristal tunggal ultra-kecil ini juga memungkinkan Ji menggunakan pemindai laser untuk melelehkan dan menyempurnakan struktur kristal di tengah inti kaca pada suhu 750-900 derajat Fahrenheit, sehingga menghindari kontaminasi silikon pada kaca.

Oleh karena itu, diperlukan waktu lebih dari 10 tahun sejak upaya pertama Badding untuk menggabungkan semikonduktor pintar dan serat optik sederhana dengan serat optik-listrik yang sama.

Selanjutnya, para peneliti akan mulai mengoptimalkan (untuk membuat serat pintar mencapai kecepatan dan kualitas transmisi yang sebanding dengan serat sederhana), dan membuat pola silikon germanium untuk aplikasi praktis, termasuk endoskopi, pencitraan, dan laser serat.