Onderzoekers van de Penn State University in de Verenigde Staten zeiden dat de halfgeleiderkernvezel zelf binnenkort in staat zou kunnen zijn om dure “elektrisch-optisch-elektrische” conversies uit te voeren zonder afhankelijk te zijn van de elektrisch-optische (elektronisch-optische) omzetters, en dure optische-optische-converters. elektronische omzetters aan de ontvangende kant.

Deze nieuwe uitvinding is bedoeld om een ​​eenkristallijne siliciumkern te combineren in een glazen capillair met een binnendiameter van 1,7 micron, en aan beide uiteinden te stollen en af ​​te dichten om eenkristallijn silicium te vormen, waardoor goedkoper eenkristalsiliciumgermanium en eenkristalsilicium aan beide uiteinden worden gecombineerd. .Dit onderzoek werd gezamenlijk uitgevoerd door professoren Venkatraman Gopalan en John Badding van de afdeling Materials Science and Engineering aan de Penn State University, en promovendus Xiaoyu Ji.

Integreer een amorfe siliciumkern in een glazen capillair met een binnendiameter van 1,7 micron

De eenvoudige optische vezel die tegenwoordig wordt gebruikt, kan alleen fotonen uitzenden langs een glazen buis bedekt met een zachte polymeercoating.Het beste signaal wordt in de optische vezel vastgehouden door reflectie van het glas naar het polymeer, zodat er vrijwel geen signaalverlies optreedt tijdens transmissie over lange afstanden.Helaas vereisen alle gegevens die door de computer worden verzonden het gebruik van dure elektro-optische conversiemodules aan de verzendende kant.

Op dezelfde manier is de ontvanger een computer waarvoor dure foto-elektrische omzetters aan de ontvangende kant nodig zijn.Om het signaal te versterken vereist de ultralange afstand tussen verschillende steden een ‘repeater’ die een gevoeliger optisch-elektrische conversie uitvoert, vervolgens de elektronen versterkt en vervolgens door een super-elektro-optische omzetter gaat om het optische signaal door te laten. ga door naar de volgende. De estafette bereikt eindelijk zijn bestemming.

Onderzoekers van de Penn State University hopen optische vezels te ontwikkelen die gevuld zijn met slimme halfgeleiders, waardoor ze zelf elektrisch-optisch-elektrische conversies kunnen uitvoeren.Op dit moment heeft het onderzoeksteam zijn doel nog niet bereikt, maar heeft het met succes alle benodigde materialen in zijn halfgeleider optische vezel gecombineerd en bewezen dat het tegelijkertijd fotonen en elektronen kan overbrengen.Vervolgens moeten ze aan beide uiteinden van de optische vezel monokristallijn silicium aanbrengen om de noodzakelijke optisch-elektrische en elektrisch-optische conversie in realtime uit te voeren.

Badding demonstreerde in 2006 de haalbaarheid van het gebruik van met silicium gevulde vezels, en Ji gebruikte vervolgens in zijn proefschriftonderzoek lasers om hoogzuiver monokristallijn silicium-germanium te combineren met glazen capillairen.Het resultaat is een slimme monosiliciumafdichting die 2000 keer langer is, waardoor het zeer efficiënte, originele prototype van Badding wordt omgezet in een commercieel levensvatbaar materiaal.

Xiaoyu Ji, een promovendus bij de afdeling Materiaalkunde van de Penn State University, voert kristallisatietests uit bij het Argonne National Laboratory

Deze ultrakleine siliciumkern met één kristal maakt het Ji ook mogelijk om een ​​laserscanner te gebruiken om de kristalstructuur in het midden van de glazen kern te smelten en te verfijnen bij een temperatuur van 750-900 graden Fahrenheit, waardoor siliciumverontreiniging van het glas wordt vermeden.

Daarom heeft het meer dan tien jaar geduurd vanaf de eerste poging van Badding om slimme halfgeleiders en eenvoudige optische vezels te combineren met dezelfde optisch-elektrische vezel.

Vervolgens zullen de onderzoekers beginnen met het optimaliseren (om ervoor te zorgen dat de slimme vezel een transmissiesnelheid en -kwaliteit bereikt die vergelijkbaar is met die van de eenvoudige vezel) en het silicium-germanium zullen modelleren voor praktische toepassingen, waaronder endoscopen, beeldvorming en vezellasers.