Cercetătorii de la Universitatea Penn State din Statele Unite au spus că, în curând, fibra semiconductoare în sine ar putea efectua o conversie costisitoare „electric-optic-electric” fără a se baza pe convertoare electric-optice (electro-optice) și costisitoare optice- convertoare electronice la capătul receptor.

Această nouă invenție este de a combina un miez de siliciu monocristal într-un capilar de sticlă cu un diametru interior de 1,7 microni și de a solidifica și etanșează la ambele capete pentru a forma siliciu monocristal, combinând astfel germaniul de siliciu monocristal mai ieftin și siliciul monocristal la ambele capete. .Această cercetare a fost realizată împreună de profesorii Venkatraman Gopalan și John Badding de la Departamentul de Știința și Inginerie a Materialelor de la Universitatea Penn State și studentul de doctorat Xiaoyu Ji.

Încorporează un miez de siliciu amorf într-un capilar de sticlă cu un diametru interior de 1,7 microni

Fibra optică simplă folosită astăzi poate emite fotoni doar de-a lungul unui tub de sticlă acoperit cu un strat de polimer moale.Cel mai bun semnal este reținut în fibra optică prin reflectarea de la sticlă la polimer, astfel încât nu există aproape nicio pierdere de semnal în timpul transmisiei la distanță lungă.Din păcate, toate datele transmise de la computer necesită utilizarea unor module de conversie electro-optice scumpe la capătul de transmisie.

În mod similar, receptorul este un computer care necesită convertoare fotoelectrice scumpe la capătul receptor.Pentru a întări semnalul, distanța ultra-lungă dintre diferite orașe necesită un „repetitor” pentru a efectua o conversie optic-electrică mai sensibilă, apoi amplifica electronii și apoi trece printr-un convertor super electro-optic pentru a lăsa semnalul optic. trece la următorul Stafeta ajunge în sfârșit la destinație.

Cercetătorii de la Universitatea Penn State speră să dezvolte fibre optice pline cu semiconductori inteligenți, oferindu-le capacitatea de a efectua singuri conversii electric-optic-electric.În prezent, echipa de cercetare nu și-a atins încă scopul, dar a combinat cu succes toate materialele necesare în fibra sa optică semiconductoare și a demonstrat că poate transmite fotoni și electroni în același timp.Apoi, trebuie să modeleze siliciu monocristal la ambele capete ale fibrei optice pentru a efectua conversia optic-electrică și electric-optică necesară în timp real.

Badding a demonstrat fezabilitatea utilizării fibrelor umplute cu siliciu în 2006, iar Ji a folosit apoi lasere pentru a combina germaniul de siliciu monocristal de înaltă puritate cu capilarele de sticlă în cercetarea tezei sale de doctorat.Rezultatul este o etanșare inteligentă din monosiliciu care este de 2.000 de ori mai lungă, care transformă prototipul original de înaltă eficiență Badding într-un material viabil comercial.

Xiaoyu Ji, doctorand în cadrul Departamentului de Știința Materialelor de la Universitatea Penn State, efectuează teste de cristalizare la Laboratorul Național Argonne

Acest miez ultra-mic de siliciu monocristal îi permite Ji să folosească un scanner laser pentru a topi și a rafina structura cristalină din centrul miezului de sticlă la o temperatură de 750-900 de grade Fahrenheit, evitând astfel contaminarea cu siliciu a sticlei.

Prin urmare, a fost nevoie de mai mult de 10 ani de la prima încercare a lui Badding de a combina semiconductori inteligenți și fibre optice simple cu aceeași fibră optic-electrică.

În continuare, cercetătorii vor începe să optimizeze (pentru a face fibra inteligentă să atingă viteza și calitatea de transmisie comparabile cu fibra simplă) și modelarea germaniului de siliciu pentru aplicații practice, inclusiv endoscoape, lasere pentru imagistică și fibră.