Výskumníci z Penn State University v Spojených štátoch uviedli, že polovodičové jadrové vlákno samo o sebe môže byť čoskoro schopné vykonávať nákladnú „elektricko-opticko-elektrickú“ konverziu bez spoliehania sa na elektro-optické (elektronicko-optické) prevodníky a drahé optické- elektronické prevodníky na prijímacej strane.

Tento nový vynález spočíva v spojení monokryštálového kremíkového jadra v sklenenej kapiláre s vnútorným priemerom 1,7 mikrónu a jeho stuhnutí a utesnení na oboch koncoch za vzniku monokryštálového kremíka, čím sa skombinuje lacnejší monokryštálový kremík germánium a monokryštálový kremík na oboch koncoch. .Tento výskum spoločne viedli profesori Venkatraman Gopalan a John Badding na Katedre materiálovej vedy a inžinierstva na Penn State University a doktorand Xiaoyu Ji.

Začlenenie amorfného kremíka do sklenenej kapiláry s vnútorným priemerom 1,7 mikrónu

Jednoduché optické vlákno, ktoré sa dnes používa, môže emitovať fotóny iba pozdĺž sklenenej trubice pokrytej mäkkým polymérnym povlakom.Najlepší signál je zadržaný v optickom vlákne odrazom od skla k polyméru, takže pri prenose na veľké vzdialenosti nedochádza takmer k žiadnej strate signálu.Bohužiaľ, všetky dáta prenášané z počítača vyžadujú použitie drahých elektro-optických konverzných modulov na vysielacom konci.

Podobne prijímač je počítač, ktorý vyžaduje drahé fotoelektrické konvertory na prijímacom konci.Aby sa zosilnil signál, ultra dlhá vzdialenosť medzi rôznymi mestami vyžaduje „opakovač“, ktorý vykoná citlivejšiu opticko-elektrickú konverziu, potom zosilní elektróny a potom prejde cez super elektro-optický konvertor, aby umožnil optický signál. odovzdať ďalšiemu Štafeta konečne dorazí do cieľa.

Výskumníci z Penn State University dúfajú, že vyvinú optické vlákna naplnené inteligentnými polovodičmi, ktoré im umožnia samostatne vykonávať elektricko-opticko-elektrickú konverziu.V súčasnosti výskumný tím ešte nedosiahol svoj cieľ, ale úspešne skombinoval všetky požadované materiály vo svojom polovodičovom optickom vlákne a dokázal, že dokáže prenášať fotóny a elektróny súčasne.Ďalej potrebujú vzorovať monokryštálový kremík na oboch koncoch optického vlákna, aby vykonali potrebnú opticko-elektrickú a elektricko-optickú konverziu v reálnom čase.

Badding v roku 2006 preukázal uskutočniteľnosť použitia vlákien naplnených kremíkom a Ji potom použil lasery na kombináciu vysoko čistého monokryštálového kremíka germánia so sklenenými kapilárami vo svojom výskume doktorandskej práce.Výsledkom je inteligentné monosilikónové tesnenie, ktoré je 2 000-krát dlhšie, čo premieňa vysokoúčinný originálny prototyp Baddingu na komerčne životaschopný materiál.

Xiaoyu Ji, kandidát na doktorandské štúdium na Katedre materiálovej vedy na Penn State University, vykonáva kryštalizačné testy v Argonne National Laboratory

Toto ultra malé jednokryštálové kremíkové jadro tiež umožňuje spoločnosti Ji použiť laserový skener na roztavenie a zjemnenie kryštálovej štruktúry v strede skleneného jadra pri teplote 750-900 stupňov Fahrenheita, čím sa zabráni kontaminácii skla kremíkom.

Preto od prvého pokusu spoločnosti Badding o kombináciu inteligentných polovodičov a jednoduchých optických vlákien s rovnakým opticko-elektrickým vláknom ubehlo viac ako 10 rokov.

Ďalej výskumníci začnú optimalizovať (aby inteligentné vlákno dosiahlo prenosovú rýchlosť a kvalitu porovnateľnú s jednoduchým vláknom) a modelujú kremíkové germánium pre praktické aplikácie vrátane endoskopov, zobrazovania a vláknových laserov.