米国のペンシルベニア州立大学の研究者らは、間もなく、電気-光（電子-光）変換器や高価な光変換器に頼ることなく、半導体コアファイバー自体が高価な「電気-光-電気」変換を実行できるようになるかもしれないと述べた。受信側の電子コンバータ。

この新発明は、内径1.7ミクロンのガラス毛細管に単結晶シリコンのコアを組み合わせ、両端を固化・封止して単結晶シリコンを形成し、両端に安価な単結晶シリコンゲルマニウムと単結晶シリコンを組み合わせたものである。 。この研究は、ペンシルベニア州立大学材料科学工学部のヴェンカトラマン・ゴパラン教授とジョン・バディング教授、そして博士課程の学生シャオユウ・ジー氏によって共同で行われた。

内径1.7ミクロンのガラスキャピラリーにアモルファスシリコンコアを組み込み

現在使用されている単純な光ファイバーは、柔らかいポリマーコーティングで覆われたガラス管に沿って光子を放出することしかできません。ガラスからポリマーへの反射によって最良の信号が光ファイバー内に保持されるため、長距離伝送中の信号損失はほとんどありません。残念なことに、コンピュータから送信されるすべてのデータには、送信側で高価な電気光変換モジュールを使用する必要があります。

同様に、受信機はコンピュータであり、受信側に高価な光電変換器が必要です。信号を強化するには、異なる都市間の超長距離では、より高感度の光電変換を実行し、電子を増幅し、超電気光コンバータを通過して光信号を送信する「中継器」が必要です。次のリレーに渡す リレーはついに目的地に到着します。

ペンシルベニア州立大学の研究者らは、スマート半導体を充填した光ファイバーを開発し、電気-光-電気変換を独自に実行できるようにしたいと考えている。現時点では、研究チームはまだ目標には到達していないが、半導体光ファイバーに必要な材料をすべて組み合わせることに成功し、光子と電子を同時に伝送できることを証明した。次に、必要な光電気変換および電気光変換をリアルタイムで実行するために、光ファイバーの両端に単結晶シリコンをパターン化する必要があります。

バディング氏は 2006 年にシリコン充填ファイバーの使用の実現可能性を実証し、その後、ジ氏は博士論文の研究でレーザーを使用して高純度単結晶シリコン ゲルマニウムとガラス キャピラリーを結合させました。その結果、2,000 倍の長さのスマートなモノシリコン シールが誕生し、バディングの高効率のオリジナル プロトタイプが商業的に実行可能な材料に変換されました。

ペンシルバニア州立大学材料科学部の博士課程候補者である Xiaoyu Ji 氏は、アルゴンヌ国立研究所で結晶化試験を実施

また、この超小型の単結晶シリコン コアにより、Ji 氏はレーザー スキャナーを使用して、華氏 750 ～ 900 度の温度でガラス コアの中心の結晶構造を溶融および精製することができるため、ガラスのシリコン汚染を回避できます。

したがって、スマート半導体と単純な光ファイバーを同じ光電気ファイバーで組み合わせるというバディング氏の最初の試みから 10 年以上かかりました。

次に、研究者らは、（スマートファイバーがシンプルファイバーと同等の伝送速度と品質に達するように）最適化を開始し、内視鏡、イメージング、ファイバーレーザーなどの実用的なアプリケーション向けにシリコンゲルマニウムのパターン化を開始します。