Penyelidik di Penn State University di Amerika Syarikat berkata bahawa tidak lama lagi, gentian teras semikonduktor itu sendiri mungkin boleh melakukan penukaran "elektrik-optik-elektrik" yang mahal tanpa bergantung pada penukar elektrik-optik (elektronik-optik), dan optik- yang mahal. penukar elektronik di hujung penerima.

Ciptaan baru ini adalah untuk menggabungkan teras silikon kristal tunggal dalam kapilari kaca dengan diameter dalam 1.7 mikron, dan memejal dan mengelak pada kedua-dua hujung untuk membentuk silikon kristal tunggal, dengan itu menggabungkan silikon kristal tunggal germanium dan silikon kristal tunggal yang lebih murah pada kedua-dua hujung .Penyelidikan ini dijalankan bersama oleh profesor Venkatraman Gopalan dan John Badding di Jabatan Sains dan Kejuruteraan Bahan di Penn State University, dan pelajar kedoktoran Xiaoyu Ji.

Memasukkan teras silikon amorf dalam kapilari kaca dengan diameter dalam 1.7 mikron

Gentian optik mudah yang digunakan hari ini hanya boleh mengeluarkan foton di sepanjang tiub kaca yang ditutup dengan salutan polimer lembut.Isyarat terbaik dikekalkan dalam gentian optik dengan memantulkan dari kaca ke polimer, jadi hampir tiada kehilangan isyarat semasa penghantaran jarak jauh.Malangnya, semua data yang dihantar dari komputer memerlukan penggunaan modul penukaran elektro-optik yang mahal pada hujung penghantaran.

Begitu juga, penerima adalah komputer yang memerlukan penukar fotoelektrik yang mahal di hujung penerima.Untuk menguatkan isyarat, jarak ultra-jauh antara bandar yang berbeza memerlukan "pengulang" untuk melakukan penukaran optik-elektrik yang lebih sensitif, kemudian menguatkan elektron, dan kemudian melalui penukar elektro-optik super untuk membiarkan isyarat optik pass to the next Relay akhirnya sampai ke destinasinya.

Penyelidik di Penn State University berharap untuk membangunkan gentian optik yang dipenuhi dengan semikonduktor pintar, memberikan mereka keupayaan untuk melakukan penukaran elektrik-optik-elektrik sendiri.Pada masa ini, pasukan penyelidik masih belum mencapai matlamatnya, tetapi telah berjaya menggabungkan semua bahan yang diperlukan dalam gentian optik semikonduktornya dan membuktikan bahawa ia boleh menghantar foton dan elektron pada masa yang sama.Seterusnya, mereka perlu mencorak silikon kristal tunggal pada kedua-dua hujung gentian optik untuk melaksanakan penukaran optik-elektrik dan elektrik-optik yang diperlukan dalam masa nyata.

Badding menunjukkan kebolehlaksanaan menggunakan gentian berisi silikon pada tahun 2006, dan Ji kemudian menggunakan laser untuk menggabungkan germanium silikon kristal tunggal ketulenan tinggi dengan kapilari kaca dalam penyelidikan tesis kedoktorannya.Hasilnya ialah pengedap monosilikon pintar yang 2,000 kali lebih lama, yang menukar prototaip asal kecekapan tinggi Badding kepada bahan yang berdaya maju secara komersial.

Xiaoyu Ji, calon PhD di Jabatan Sains Bahan di Penn State University, menjalankan ujian penghabluran di Makmal Kebangsaan Argonne

Teras silikon kristal tunggal ultra-kecil ini juga membolehkan Ji menggunakan pengimbas laser untuk mencairkan dan menapis struktur kristal di tengah teras kaca pada suhu 750-900 darjah Fahrenheit, dengan itu mengelakkan pencemaran silikon kaca.

Oleh itu, ia telah mengambil masa lebih daripada 10 tahun dari percubaan pertama Badding untuk menggabungkan semikonduktor pintar dan gentian optik ringkas dengan gentian optik-elektrik yang sama.

Seterusnya, penyelidik akan mula mengoptimumkan (untuk menjadikan gentian pintar mencapai kelajuan dan kualiti penghantaran yang setanding dengan gentian ringkas), dan mencorak germanium silikon untuk aplikasi praktikal, termasuk endoskopi, pengimejan dan laser gentian.