חוקרים מאוניברסיטת פן סטייט בארה"ב אמרו שבקרוב, סיב הליבה של המוליכים למחצה בעצמו יוכל לבצע המרה "חשמלית-אופטית-חשמלית" יקרה מבלי להסתמך על הממירים החשמליים-אופטיים (אלקטרונים-אופטיים) ואופטי יקר- ממירים אלקטרוניים בקצה המקבל.

המצאה חדשה זו היא לשלב ליבת סיליקון גביש יחיד בנימי זכוכית עם קוטר פנימי של 1.7 מיקרון, ולהתמצק ולאטום בשני הקצוות ליצירת סיליקון גבישי יחיד, ובכך לשלב גרמניום סיליקון גביש יחיד זול יותר וסיליקון גביש יחיד בשני הקצוות .מחקר זה נערך במשותף על ידי הפרופסורים Venkatraman Gopalan וג'ון באדינג במחלקה למדע והנדסת חומרים באוניברסיטת פן סטייט, והדוקטורנט Xiaoyu Ji.

שלבו ליבת סיליקון אמורפית בנימי זכוכית בקוטר פנימי של 1.7 מיקרון

הסיב האופטי הפשוט המשמש כיום יכול לפלוט פוטונים רק לאורך צינור זכוכית המכוסה בציפוי פולימרי רך.האות הטוב ביותר נשמר בסיב האופטי על ידי השתקפות מהזכוכית לפולימר, כך שאין כמעט אובדן אות במהלך השידור למרחקים ארוכים.לרוע המזל, כל הנתונים המועברים מהמחשב דורשים שימוש במודולי המרה אלקטרו-אופטיים יקרים בקצה המשדר.

באופן דומה, המקלט הוא מחשב שדורש ממירים פוטו-אלקטריים יקרים בקצה המקלט.על מנת לחזק את האות, המרחק האולטרה-ארוך בין ערים שונות דורש "חוזר" כדי לבצע המרה אופטית-חשמלית רגישה יותר, לאחר מכן להגביר את האלקטרונים, ולאחר מכן לעבור דרך ממיר סופר אלקטרו-אופטי כדי לתת לאות האופטי. לעבור אל הבא הממסר סוף סוף מגיע ליעדו.

חוקרים מאוניברסיטת פן סטייט מקווים לפתח סיבים אופטיים מלאים מוליכים למחצה חכמים, שיעניקו להם את היכולת לבצע המרה חשמלית-אופטית-חשמלית בעצמם.נכון להיום צוות המחקר עדיין לא הגיע ליעדו, אך שילב בהצלחה את כל החומרים הנדרשים בסיב האופטי המוליך למחצה שלו והוכיח שהוא יכול להעביר פוטונים ואלקטרונים בו זמנית.לאחר מכן, הם צריכים לדפוס סיליקון גביש יחיד בשני קצוות הסיב האופטי כדי לבצע את ההמרה האופטית-חשמלית והחשמלית-אופטית הנדרשת בזמן אמת.

Badding הוכיח את ההיתכנות של שימוש בסיבים מלאי סיליקון בשנת 2006, וג'י השתמש אז בלייזרים כדי לשלב גרמניום סיליקון גביש יחיד בטוהר גבוה עם נימי זכוכית במחקר עבודת הדוקטורט שלו.התוצאה היא אטם מונוסיליקון חכם שאורכו פי 2,000, הממיר את אב הטיפוס המקורי והיעיל של באדינג לחומר בר-קיימא מבחינה מסחרית.

Xiaoyu Ji, מועמדת לדוקטורט במחלקה למדעי החומרים באוניברסיטת פן סטייט, עורכת מבחני התגבשות במעבדה הלאומית של Argonne

ליבת סיליקון יחיד קריסטל קטנה במיוחד מאפשרת ל-Ji להשתמש בסורק לייזר כדי להמיס ולעדן את מבנה הגביש במרכז ליבת הזכוכית בטמפרטורה של 750-900 מעלות פרנהייט, ובכך למנוע זיהום סיליקון של הזכוכית.

לכן, עברו יותר מ-10 שנים מהניסיון הראשון של באדינג לשלב מוליכים למחצה חכמים וסיבים אופטיים פשוטים עם אותו סיב אופטי-חשמלי.

בשלב הבא, החוקרים יתחילו לבצע אופטימיזציה (על מנת לגרום לסיב החכם להגיע למהירות שידור ואיכות השווה לסיב הפשוט), ולעצב את גרמניום הסיליקון ליישומים מעשיים, כולל אנדוסקופים, הדמיה ולייזרי סיבים.