미국 펜실베이니아주립대학교 연구진은 머지않아 반도체 코어 섬유 자체가 전기-광(전자-광) 변환기에 의존하지 않고 값비싼 '전기-광-전기' 변환을 수행할 수 있을 것이며, 값비싼 광-전기 변환을 수행할 수 있을 것이라고 말했다. 수신단의 전자 변환기.

이 새로운 발명은 내경 1.7 미크론의 유리 모세관에 단결정 실리콘 코어를 결합하고 양쪽 끝을 응고 및 밀봉하여 단결정 실리콘을 형성함으로써 더 저렴한 단결정 실리콘 게르마늄과 양쪽 끝에서 단결정 실리콘을 결합하는 것입니다. .이번 연구는 펜실베니아 주립대 재료공학과 Venkatraman Gopalan 교수와 John Badding 교수, 그리고 박사과정 학생인 Xiaoyu Ji가 공동으로 수행했습니다.

내부 직경이 1.7미크론인 유리 모세관에 비정질 실리콘 코어를 통합합니다.

오늘날 사용되는 단순한 광섬유는 부드러운 폴리머 코팅으로 덮인 유리관을 통해서만 광자를 방출할 수 있습니다.유리에서 폴리머로 반사되어 광섬유에 가장 좋은 신호가 유지되므로 장거리 전송 시 신호 손실이 거의 없습니다.불행하게도 컴퓨터에서 전송되는 모든 데이터는 전송단에서 값비싼 전기광학 변환 모듈을 사용해야 합니다.

마찬가지로 수신기는 수신단에 고가의 광전 변환기가 필요한 컴퓨터입니다.신호를 강화하기 위해, 서로 다른 도시 사이의 초장거리에는 보다 민감한 광-전기 변환을 수행한 다음 전자를 증폭한 다음 초전기광 변환기를 통과하여 광 신호를 전송하는 "중계기"가 필요합니다. 다음 단계로 전달 릴레이가 마침내 목적지에 도달합니다.

펜실베니아주립대 연구진은 스마트 반도체를 채운 광섬유를 개발해 스스로 전기-광-전기 변환을 수행할 수 있는 능력을 갖기를 희망하고 있다.현재 연구팀은 아직 목표를 달성하지 못했지만 반도체 광섬유에 필요한 모든 재료를 성공적으로 결합해 광자와 전자를 동시에 전송할 수 있음을 입증했다.다음으로 필요한 광-전기, 전기-광 변환을 실시간으로 수행하기 위해 광섬유 양끝에 단결정 실리콘을 패턴화해야 한다.

Badding은 2006년에 실리콘 충전 섬유 사용의 타당성을 입증했으며 Ji는 박사 학위 논문 연구에서 레이저를 사용하여 고순도 단결정 실리콘 게르마늄과 유리 모세관을 결합했습니다.그 결과 Badding의 고효율 원본 프로토타입을 상업적으로 실행 가능한 재료로 변환하는 2,000배 더 긴 스마트 모노실리콘 씰이 탄생했습니다.

Penn State University 재료과학과 박사과정 학생인 Xiaoyu Ji가 Argonne National Laboratory에서 결정화 테스트를 수행하고 있습니다.

또한 이 초소형 단결정 실리콘 코어를 사용하면 Ji가 레이저 스캐너를 사용하여 화씨 750~900도의 온도에서 유리 코어 중앙의 결정 구조를 녹이고 정제하여 유리의 실리콘 오염을 방지할 수 있습니다.

따라서 스마트 반도체와 단순 광섬유를 동일한 광전섬유로 결합하려는 Badding의 첫 시도부터 10년 이상이 걸렸다.

다음으로 연구원들은 스마트 광섬유가 단순 광섬유에 필적하는 전송 속도와 품질에 도달하도록 최적화하고 내시경, 이미징 및 광섬유 레이저를 포함한 실제 응용 분야에 맞게 실리콘 게르마늄을 패턴화할 것입니다.