Pētnieki Penn State University (ASV) sacīja, ka drīzumā pati pusvadītāju kodola šķiedra var veikt dārgu "elektrisko-optisko-elektrisko" pārveidi, nepaļaujoties uz elektriski optiskajiem (elektroniski-optiskajiem) pārveidotājiem un dārgiem optiskajiem elektroniskie pārveidotāji uztveršanas galā.

Šis jaunais izgudrojums ir apvienot vienkristāla silīcija serdi stikla kapilārā, kura iekšējais diametrs ir 1,7 mikroni, un sacietēt un noblīvēt abos galos, veidojot monokristāla silīciju, tādējādi abos galos apvienojot lētāku vienkristāla silīcija germāniju un monokristāla silīciju. . Šo pētījumu kopīgi veica profesori Venkatramans Gopalans un Džons Baddings Penn State universitātes Materiālu zinātnes un inženierzinātņu katedrā un doktorants Xiaoyu Ji.

Iekļaujiet amorfā silīcija serdi stikla kapilārā ar iekšējo diametru 1,7 mikroni

Mūsdienās izmantotā vienkāršā optiskā šķiedra var izstarot fotonus tikai pa stikla cauruli, kas pārklāta ar mīkstu polimēra pārklājumu. Labākais signāls tiek saglabāts optiskajā šķiedrā, atstarojoties no stikla uz polimēru, tāpēc tālsatiksmes pārraides laikā signāls gandrīz nezaudē. Diemžēl visiem datiem, kas tiek pārraidīti no datora, pārraides galā ir jāizmanto dārgi elektrooptiskie pārveidošanas moduļi.

Tāpat uztvērējs ir dators, kura uztveršanas galā ir nepieciešami dārgi fotoelektriskie pārveidotāji. Lai pastiprinātu signālu, īpaši lielam attālumam starp dažādām pilsētām ir nepieciešams “atkārtotājs”, lai veiktu jutīgāku optiski elektrisko pārveidi, pēc tam pastiprinātu elektronus un pēc tam izietu cauri superelektrooptiskajam pārveidotājam, lai ļautu optiskajam signālam. pāriet uz nākamo Stafetes beidzot sasniedz galamērķi.

Penn State universitātes pētnieki cer izstrādāt optiskās šķiedras, kas piepildītas ar viediem pusvadītājiem, dodot viņiem iespēju pašiem veikt elektrisko-optisko-elektrisko pārveidi. Šobrīd pētnieku grupa vēl nav sasniegusi savu mērķi, taču ir veiksmīgi apvienojusi visus nepieciešamos materiālus savā pusvadītāju optiskajā šķiedrā un pierādījusi, ka tā spēj vienlaikus pārraidīt fotonus un elektronus. Pēc tam tiem ir jāveido monokristāla silīcijs abos optiskās šķiedras galos, lai veiktu nepieciešamo optisko-elektrisko un elektrisko-optisko pārveidi reāllaikā.

Badings 2006. gadā demonstrēja ar silīciju pildītu šķiedru izmantošanas iespējamību, un pēc tam Dži savā promocijas darba pētījumā izmantoja lāzerus, lai apvienotu augstas tīrības pakāpes monokristāla silīcija germāniju ar stikla kapilāriem. Rezultāts ir gudrs monosilīcija blīvējums, kas ir 2000 reižu garāks, un tas pārvērš Badding augstas efektivitātes oriģinālo prototipu komerciāli dzīvotspējīgā materiālā.

Xiaoyu Ji, doktora grāda kandidāts Penn State Universitātes Materiālzinātņu katedrā, veic kristalizācijas testus Argonnes Nacionālajā laboratorijā

Šis īpaši mazais monokristāla silīcija kodols ļauj Ji arī izmantot lāzera skeneri, lai izkausētu un uzlabotu kristāla struktūru stikla serdes centrā temperatūrā 750–900 grādi pēc Fārenheita, tādējādi izvairoties no stikla piesārņojuma ar silīciju.

Tāpēc ir pagājuši vairāk nekā 10 gadi kopš Baddinga pirmā mēģinājuma apvienot viedos pusvadītājus un vienkāršas optiskās šķiedras ar vienu un to pašu optiski elektrisko šķiedru.

Pēc tam pētnieki sāks optimizēt (lai viedā šķiedra sasniegtu pārraides ātrumu un kvalitāti, kas ir salīdzināma ar vienkāršu šķiedru) un modelēs silīcija germāniju praktiskiem lietojumiem, tostarp endoskopiem, attēlveidošanas un šķiedru lāzeriem.