Penn State universiteto (JAV) mokslininkai teigė, kad netrukus pats puslaidininkinis šerdies pluoštas galės atlikti brangų „elektros-optinės-elektrinės“ konversiją, nepasitikėdamas elektros-optiniais (elektroniniais-optiniais) keitikliais ir brangiais optiniais elektroniniai keitikliai priėmimo gale.

Šis naujas išradimas yra sujungti vieno kristalo silicio šerdį stikliniame kapiliare, kurio vidinis skersmuo yra 1,7 mikrono, ir kietinti bei užsandarinti abiejuose galuose, kad susidarytų monokristalinis silicis, taip sujungiant pigesnį monokristalinį silicio germanį ir monokristalinį silicį abiejuose galuose. . Šį tyrimą kartu atliko profesoriai Venkatraman Gopalan ir John Badding iš Penn State universiteto Medžiagų mokslo ir inžinerijos katedros bei doktorantas Xiaoyu Ji.

Į stiklinį kapiliarą, kurio vidinis skersmuo 1,7 mikrono, įdėkite amorfinio silicio šerdį

Šiandien naudojamas paprastas optinis pluoštas gali skleisti fotonus tik išilgai stiklo vamzdžio, padengto minkšta polimerine danga. Geriausias signalas išlaikomas optinėje skaiduloje atsispindėdamas nuo stiklo iki polimero, todėl tolimojo perdavimo metu signalas beveik neprarandamas. Deja, visiems iš kompiuterio perduodamiems duomenims perdavimo gale reikia naudoti brangius elektrooptinius konvertavimo modulius.

Panašiai imtuvas yra kompiuteris, kurio priėmimo gale reikalingi brangūs fotoelektriniai keitikliai. Norint sustiprinti signalą, norint pasiekti itin didelį atstumą tarp skirtingų miestų, reikalingas „retransliatorius“, kuris atliktų jautresnę optinę-elektrinę konversiją, tada sustiprintų elektronus ir praeitų per super elektrooptinį keitiklį, kad optinis signalas leistų. pereiti prie kito Estafetė pagaliau pasiekia tikslą.

Penn State universiteto mokslininkai tikisi sukurti optinius pluoštus, užpildytus išmaniaisiais puslaidininkiais, suteikiančius jiems galimybę patiems atlikti elektros-optinį-elektrinį konversiją. Šiuo metu tyrėjų komanda savo tikslo dar nepasiekė, tačiau savo puslaidininkiniame optiniame pluošte sėkmingai sujungė visas reikalingas medžiagas ir įrodė, kad ji gali perduoti fotonus ir elektronus vienu metu. Tada jie turi modeliuoti monokristalinį silicį abiejuose optinio pluošto galuose, kad realiuoju laiku atliktų būtiną optinį-elektrinį ir elektrinį-optinį konversiją.

2006 m. Baddingas įrodė, kad įmanoma naudoti siliciu užpildytus pluoštus, o Ji panaudojo lazerius, kad sujungtų didelio grynumo monokristalinį silicio germanį su stiklo kapiliarais savo daktaro disertacijos tyrime. Rezultatas – išmanusis monosilicio sandariklis, kuris yra 2000 kartų ilgesnis, todėl Badding didelio efektyvumo originalus prototipas paverčiamas komerciškai perspektyvia medžiaga.

Xiaoyu Ji, Penn State universiteto Medžiagų mokslo katedros doktorantas, atlieka kristalizacijos bandymus Argonne nacionalinėje laboratorijoje

Ši itin maža vieno kristalo silicio šerdis taip pat leidžia Ji naudoti lazerinį skaitytuvą, kad ištirptų ir patobulintų kristalų struktūrą stiklo šerdies centre esant 750–900 laipsnių Farenheito temperatūrai, taip išvengiant stiklo užteršimo siliciu.

Todėl praėjo daugiau nei 10 metų nuo pirmojo Baddingo bandymo sujungti išmaniuosius puslaidininkius ir paprastus optinius pluoštus su tuo pačiu optiniu-elektriniu pluoštu.

Tada mokslininkai pradės optimizuoti (siekdami, kad išmanusis pluoštas pasiektų perdavimo greitį ir kokybę, panašią į paprasto pluošto) ir modeliuos silicio germaniumą praktiniam pritaikymui, įskaitant endoskopus, vaizdo gavimą ir skaidulinius lazerius.