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 möguleika á 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.