Vísindamenn við Penn State háskólann í Bandaríkjunum sögðu að innan skamms gæti hálfleiðarakjarnatrefjarinn sjálft framkvæmt dýra „rafmagns-sjón-rafmagns“ umbreytingu án þess að treysta á raf-sjón- (rafræn-sjón) breytina og dýra ljósleiðara. rafeindabreytir í móttökuenda.

Þessi nýja uppfinning er að sameina einkristalla kísilkjarna í glerháræð með innra þvermál 1,7 míkron, og storkna og innsigla í báða enda til að mynda einkristalla kísill, og sameina þannig ódýrara einkristalt sílikon germaníum og einkristalt kísil í báða enda. .Þessi rannsókn var unnin í sameiningu af prófessorunum Venkatraman Gopalan og John Badding í efnisvísindum og verkfræðideild Penn State háskólans og doktorsnemanum Xiaoyu Ji.

Settu formlausan kísilkjarna í glerháræð með innra þvermál 1,7 míkron

Einfalda ljósleiðarinn sem notaður er í dag getur aðeins gefið frá sér ljóseindir meðfram glerröri sem er þakið mjúkri fjölliðahúð.Besta merkið er haldið í ljósleiðaranum með því að endurkastast frá glerinu til fjölliðunnar, þannig að það er nánast ekkert merkjatap við langlínusendinguna.Því miður krefjast öll gögn sem send eru frá tölvunni notkun dýrra raf-sjónumbreytingaeininga í sendingarendanum.

Að sama skapi er móttakarinn tölva sem krefst dýrra ljósrafskipta í móttökuendanum.Til þess að styrkja merkið þarf ofurlanga fjarlægðin milli mismunandi borga „endurtaka“ til að framkvæma næmari ljós-rafmagnsbreytingu, magna síðan upp rafeindirnar og fara síðan í gegnum ofurrafsjónbreytir til að láta ljósmerkið fara í næsta boðhlaupið nær loksins áfangastað.

Vísindamenn við Penn State háskólann vonast til að þróa ljósleiðara fyllta með snjöllum hálfleiðurum, sem gefur þeim getu til að framkvæma raf-sjón-rafmagnsbreytingar á eigin spýtur.Sem stendur hefur rannsóknarhópurinn ekki enn náð markmiði sínu, en hefur tekist að sameina öll nauðsynleg efni í hálfleiðara ljósleiðara sínum og sannað að það getur sent ljóseindir og rafeindir á sama tíma.Næst þurfa þeir að mynstur eins kristal sílikon á báðum endum ljósleiðarans til að framkvæma nauðsynlega ljós-rafmagns og raf-sjón umbreytingu í rauntíma.

Badding sýndi fram á hagkvæmni þess að nota kísilfylltar trefjar árið 2006 og Ji notaði síðan leysigeisla til að sameina háhreint einkristalt kísilgermaníum með glerháræðum í doktorsritgerð sinni.Niðurstaðan er snjöll einkísil innsigli sem er 2.000 sinnum lengri, sem breytir afkastamikilli frumgerð Badding í hagkvæmt efni.

Xiaoyu Ji, doktorsnemi í efnisfræðideild Penn State háskólans, framkvæmir kristöllunarpróf á Argonne National Laboratory

Þessi ofurlitli einkristalla kísilkjarni gerir Ji einnig kleift að nota leysiskanni til að bræða og betrumbæta kristalbygginguna í miðju glerkjarnans við hitastig 750-900 gráður á Fahrenheit, og forðast þannig kísilmengun glersins.

Þess vegna hefur það liðið meira en 10 ár frá fyrstu tilraun Badding að sameina snjalla hálfleiðara og einfalda ljósleiðara með sömu ljós-rafmagni.

Næst munu vísindamennirnir byrja að fínstilla (til þess að snjalltrefjarinn nái sendingarhraða og gæðum sem eru sambærileg við einföldu trefjarnar) og mynstur kísilgermaníum fyrir hagnýt forrit, þar á meðal endoscopes, myndgreiningu og trefjaleysis.