Истраживачи са Пенн Стате универзитета у Сједињеним Државама рекли су да ће ускоро сама полупроводничка језгра влакна моћи да изврши скупу „електрично-оптичко-електричну” конверзију без ослањања на електрично-оптичке (електронско-оптичке) претвараче и скупе оптичке електронски претварачи на пријемном крају.

Овај нови проналазак је да комбинује једнокристално силицијумско језгро у стакленој капилари унутрашњег пречника од 1,7 микрона, и учврсти и запечати на оба краја да би се формирао монокристални силицијум, чиме се комбинује јефтинији монокристални силицијум германијум и монокристални силицијум на оба краја .Ово истраживање су заједно спровели професори Венкатраман Гопалан и Џон Бадинг на Одсеку за науку о материјалима и инжењерство на Универзитету Пенн Стате, и докторант Ксиаоиу Ји.

Уградите аморфно силиконско језгро у стаклену капилару унутрашњег пречника од 1,7 микрона

Једноставно оптичко влакно које се данас користи може емитовати фотоне само дуж стаклене цеви прекривене меким полимерним премазом.Најбољи сигнал се задржава у оптичком влакну одбијањем од стакла до полимера, тако да током преноса на велике удаљености готово да нема губитка сигнала.Нажалост, сви подаци који се преносе са рачунара захтевају употребу скупих модула за електро-оптичку конверзију на крају за пренос.

Слично томе, пријемник је рачунар који захтева скупе фотоелектричне претвараче на пријемном крају.Да би се појачао сигнал, ултра-велика раздаљина између различитих градова захтева „понављач“ да изврши осетљивију оптичко-електричну конверзију, затим појача електроне, а затим прође кроз супер електро-оптички претварач да пусти оптички сигнал пређи на следећи Штафета коначно стиже на одредиште.

Истраживачи са Пенн Стате универзитета надају се да ће развити оптичка влакна пуњена паметним полупроводницима, дајући им могућност да сами изводе електрично-оптичко-електричну конверзију.Тренутно, истраживачки тим још није постигао свој циљ, али је успешно комбиновао све потребне материјале у свом полупроводничком оптичком влакну и доказао да може истовремено да преноси фотоне и електроне.Затим, треба да формирају узорак монокристалног силицијума на оба краја оптичког влакна да би извршили неопходну оптичко-електричну и електрично-оптичку конверзију у реалном времену.

Бадинг је 2006. демонстрирао изводљивост употребе влакана испуњених силицијумом, а Ји је затим користио ласере да комбинује монокристални силицијум германијум високе чистоће са стакленим капиларама у истраживању докторске тезе.Резултат је паметна моносиликонска заптивка која је 2.000 пута дужа, која претвара Баддингов високоефикасни оригинални прототип у комерцијално одржив материјал.

Ксиаоиу Ји, докторант на Одсеку за науку о материјалима на Универзитету Пенн Стате, спроводи тестове кристализације у Националној лабораторији Аргонне

Ово ултра-мало једнокристално силиконско језгро такође омогућава Ји да користи ласерски скенер да топи и рафинира кристалну структуру у центру стакленог језгра на температури од 750-900 степени Фаренхајта, чиме се избегава контаминација стакла силицијумом.

Због тога је прошло више од 10 година од Баддинговог првог покушаја да комбинује паметне полупроводнике и једноставна оптичка влакна са истим оптичко-електричним влакном.

Затим, истраживачи ће почети да оптимизују (како би паметно влакно достигло брзину преноса и квалитет упоредив са једноставним влакном) и узорковали силицијум германијум за практичне примене, укључујући ендоскопе, слике и ласере са влакнима.