Raziskovalci z Univerze Penn State v Združenih državah Amerike so povedali, da bo lahko polprevodniško jedrno vlakno kmalu samo po sebi izvajalo drago "električno-optično-električno" pretvorbo brez zanašanja na električno-optične (elektronsko-optične) pretvornike in drage optične elektronski pretvorniki na sprejemnem koncu.

Ta novi izum je združiti enojno kristalno silicijevo jedro v stekleni kapilari z notranjim premerom 1,7 mikronov ter strditi in zapreti na obeh koncih, da tvori enojni kristalni silicij, s čimer združuje cenejši monokristalni silicij germanij in monokristalni silicij na obeh koncih. .To raziskavo sta skupaj izvedla profesorja Venkatraman Gopalan in John Badding na Oddelku za znanost in inženirstvo materialov na Univerzi Penn State ter doktorski študent Xiaoyu Ji.

V stekleno kapilaro z notranjim premerom 1,7 mikrona vključite jedro iz amorfnega silicija.

Preprosto optično vlakno, ki se uporablja danes, lahko oddaja fotone samo vzdolž steklene cevi, prekrite z mehko polimerno prevleko.Najboljši signal se obdrži v optičnem vlaknu z odbojem od stekla do polimera, zato pri prenosu na dolge razdalje skoraj ni izgube signala.Na žalost vsi podatki, ki se prenašajo iz računalnika, zahtevajo uporabo dragih elektro-optičnih pretvorniških modulov na oddajnem koncu.

Podobno je sprejemnik računalnik, ki na sprejemnem koncu zahteva drage fotoelektrične pretvornike.Da bi okrepili signal, ultra velika razdalja med različnimi mesti zahteva "repetitor", ki izvede bolj občutljivo optično-električno pretvorbo, nato ojača elektrone in nato preide skozi super elektro-optični pretvornik, da omogoči optični signal prestopi do naslednjega Štafeta končno doseže svoj cilj.

Raziskovalci na Univerzi Penn State upajo, da bodo razvili optična vlakna, napolnjena s pametnimi polprevodniki, kar jim bo dalo možnost, da sami izvajajo električno-optično-električno pretvorbo.Trenutno raziskovalna skupina še ni dosegla cilja, je pa uspešno združila vse potrebne materiale v svoje polprevodniško optično vlakno in dokazala, da lahko prenaša fotone in elektrone hkrati.Nato morajo oblikovati vzorec monokristalnega silicija na obeh koncih optičnega vlakna, da izvedejo potrebno optično-električno in električno-optično pretvorbo v realnem času.

Badding je leta 2006 pokazal izvedljivost uporabe vlaken, polnjenih s silicijem, Ji pa je nato uporabil laserje za kombiniranje monokristalnega silicijevega germanija visoke čistosti s steklenimi kapilarami v svoji raziskavi doktorske disertacije.Rezultat je pametno monosilikonsko tesnilo, ki je 2000-krat daljše, kar pretvori Baddingov visoko učinkovit originalni prototip v komercialno uspešen material.

Xiaoyu Ji, doktorski kandidat na oddelku za znanost o materialih na univerzi Penn State, izvaja kristalizacijske teste v nacionalnem laboratoriju Argonne

To ultra-majhno enokristalno silicijevo jedro omogoča Jiju tudi uporabo laserskega skenerja za taljenje in prečiščevanje kristalne strukture v središču steklenega jedra pri temperaturi 750-900 stopinj Fahrenheita, s čimer se izogne ​​kontaminaciji stekla s silicijem.

Zato je trajalo več kot 10 let od Baddingovega prvega poskusa združevanja pametnih polprevodnikov in preprostih optičnih vlaken z istim optično-električnim vlaknom.

Nato bodo raziskovalci začeli optimizirati (da bi pametno vlakno doseglo hitrost prenosa in kakovost, primerljivo s preprostim vlaknom) in vzorčiti silicijev germanij za praktične aplikacije, vključno z endoskopi, slikanjem in laserji z vlakni.