Pesquisadores da Penn State University, nos Estados Unidos, disseram que em breve, a própria fibra do núcleo semicondutor poderá ser capaz de realizar dispendiosas conversões “elétrico-óptico-elétricas” sem depender de conversores elétrico-ópticos (eletrônico-ópticos) e dispendiosos conversores ópticos-elétricos. conversores eletrônicos na extremidade receptora.

Esta nova invenção consiste em combinar um núcleo de silício de cristal único em um capilar de vidro com um diâmetro interno de 1,7 mícron, e solidificar e selar em ambas as extremidades para formar silício de cristal único, combinando assim germânio de silício de cristal único mais barato e silício de cristal único em ambas as extremidades .Esta pesquisa foi conduzida em conjunto pelos professores Venkatraman Gopalan e John Badding, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Penn State University, e pelo estudante de doutorado Xiaoyu Ji.

Incorporar um núcleo de silício amorfo em um capilar de vidro com diâmetro interno de 1,7 mícrons

A fibra óptica simples usada hoje só pode emitir fótons ao longo de um tubo de vidro coberto com um revestimento de polímero macio.O melhor sinal é retido na fibra óptica refletindo do vidro para o polímero, de modo que quase não há perda de sinal durante a transmissão de longa distância.Infelizmente, todos os dados transmitidos do computador requerem o uso de módulos de conversão eletro-ópticos caros na extremidade da transmissão.

Da mesma forma, o receptor é um computador que requer conversores fotoelétricos caros na extremidade receptora.Para fortalecer o sinal, a distância ultralonga entre diferentes cidades requer um “repetidor” para realizar uma conversão ótico-elétrica mais sensível, depois amplificar os elétrons e depois passar por um conversor supereletro-óptico para deixar o sinal óptico passe para o próximo O relé finalmente chega ao seu destino.

Pesquisadores da Penn State University esperam desenvolver fibras ópticas preenchidas com semicondutores inteligentes, dando-lhes a capacidade de realizar conversões elétricas-ópticas-elétricas por conta própria.Actualmente, a equipa de investigação ainda não atingiu o seu objectivo, mas combinou com sucesso todos os materiais necessários na sua fibra óptica semicondutora e provou que pode transmitir fotões e electrões ao mesmo tempo.Em seguida, eles precisam padronizar o silício de cristal único em ambas as extremidades da fibra óptica para realizar a conversão ótico-elétrica e eletro-óptica necessária em tempo real.

Badding demonstrou a viabilidade do uso de fibras cheias de silício em 2006, e Ji então usou lasers para combinar germânio de silício de cristal único de alta pureza com capilares de vidro em sua pesquisa de tese de doutorado.O resultado é um selo inteligente de monossilício 2.000 vezes mais longo, que converte o protótipo original de alta eficiência de Badding em um material comercialmente viável.

Xiaoyu Ji, doutorando no Departamento de Ciência de Materiais da Penn State University, conduz testes de cristalização no Laboratório Nacional de Argonne

Este núcleo de silício de cristal único ultrapequeno também permite que Ji use um scanner a laser para derreter e refinar a estrutura cristalina no centro do núcleo de vidro a uma temperatura de 750-900 graus Fahrenheit, evitando assim a contaminação do vidro por silício.

Portanto, foram necessários mais de 10 anos desde a primeira tentativa de Badding de combinar semicondutores inteligentes e fibras ópticas simples com a mesma fibra óptica-elétrica.

Em seguida, os pesquisadores começarão a otimizar (para fazer com que a fibra inteligente atinja velocidade e qualidade de transmissão comparáveis ​​à fibra simples) e padronizar o silício germânio para aplicações práticas, incluindo endoscópios, imagens e lasers de fibra.