นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Penn State ในสหรัฐฯ กล่าวว่าในไม่ช้านี้ แกนใยแก้วนำแสงแบบเซมิคอนดักเตอร์เองอาจจะสามารถทำการแปลงไฟฟ้า-แสง-ไฟฟ้าได้ ซึ่งมีราคาแพง โดยไม่ต้องพึ่งตัวแปลงไฟฟ้า-แสง (อิเล็กทรอนิกส์-แสง) และตัวแปลงแสง-อิเล็กทรอนิกส์ราคาแพงที่ปลายทางรับ

สิ่งประดิษฐ์ใหม่นี้คือการรวมแกนซิลิคอนผลึกเดี่ยวในเส้นเลือดฝอยแก้วที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 1.7 ไมครอน และทำให้แข็งตัวและปิดผนึกที่ปลายทั้งสองข้างเพื่อสร้างซิลิคอนผลึกเดี่ยว ดังนั้นจึงรวมซิลิคอนผลึกเดี่ยวเจอร์เมเนียมที่ราคาถูกกว่าและซิลิคอนผลึกเดี่ยวที่ปลายทั้งสองข้าง การวิจัยนี้ดำเนินการร่วมกันโดยศาสตราจารย์ Venkatraman Gopalan และ John Badding จากภาควิชาวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ที่ Penn State University และนักศึกษาปริญญาเอก Xiaoyu Ji

รวมแกนซิลิคอนอะมอร์ฟัสในเส้นเลือดฝอยแก้วที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 1.7 ไมครอน

ใยแก้วนำแสงแบบธรรมดาที่ใช้ในปัจจุบันสามารถปล่อยโฟตอนได้เฉพาะตามท่อแก้วที่เคลือบด้วยโพลีเมอร์แบบอ่อนเท่านั้น สัญญาณที่ดีที่สุดจะถูกเก็บไว้ในใยแก้วนำแสงโดยการสะท้อนจากแก้วไปยังโพลีเมอร์ ดังนั้นจึงแทบไม่มีการสูญเสียสัญญาณระหว่างการส่งสัญญาณระยะไกล น่าเสียดายที่ข้อมูลทั้งหมดที่ส่งจากคอมพิวเตอร์ต้องใช้โมดูลแปลงสัญญาณไฟฟ้าออปติกราคาแพงที่ปลายทางการส่งสัญญาณ

ในทำนองเดียวกัน ตัวรับสัญญาณเป็นคอมพิวเตอร์ที่ต้องใช้ตัวแปลงโฟโตอิเล็กทริกราคาแพงที่ปลายทางรับ เพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งของสัญญาณ ระยะทางที่ไกลมากระหว่างเมืองต่างๆ ต้องใช้ "รีพีทเตอร์" เพื่อทำการแปลงสัญญาณออปติก-ไฟฟ้าที่ละเอียดอ่อนกว่า จากนั้นขยายอิเล็กตรอน แล้วจึงผ่านตัวแปลงซูเปอร์อิเล็กโทรออปติกเพื่อให้สัญญาณออปติกผ่านไปยังตัวถัดไป ในที่สุดรีเลย์ก็ถึงจุดหมายปลายทาง

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Penn State หวังที่จะพัฒนาเส้นใยแก้วนำแสงที่เต็มไปด้วยเซมิคอนดักเตอร์อัจฉริยะ ซึ่งจะทำให้เส้นใยแก้วนำแสงเหล่านี้สามารถแปลงไฟฟ้า-แสง-ไฟฟ้าได้ด้วยตัวเอง ในปัจจุบัน ทีมวิจัยยังไม่บรรลุเป้าหมาย แต่ได้รวมวัสดุที่จำเป็นทั้งหมดไว้ในเส้นใยแก้วนำแสงเซมิคอนดักเตอร์ได้สำเร็จ และพิสูจน์แล้วว่าสามารถส่งโฟตอนและอิเล็กตรอนได้ในเวลาเดียวกัน ขั้นต่อไป พวกเขาต้องทำลวดลายซิลิคอนผลึกเดี่ยวบนปลายทั้งสองข้างของเส้นใยแก้วนำแสง เพื่อแปลงไฟฟ้า-แสงและไฟฟ้า-แสงที่จำเป็นแบบเรียลไทม์

Badding ได้สาธิตให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการใช้ใยแก้วที่บรรจุซิลิกอนในปี 2549 จากนั้น Ji ก็ใช้เลเซอร์เพื่อรวมเจอร์เมเนียมซิลิกอนผลึกเดี่ยวที่มีความบริสุทธิ์สูงเข้ากับเส้นเลือดฝอยแก้วในการวิจัยวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของเขา ผลลัพธ์ที่ได้คือซีลโมโนซิลิกอนอัจฉริยะที่ยาวขึ้น 2,000 เท่า ซึ่งทำให้ต้นแบบเดิมที่มีประสิทธิภาพสูงของ Badding กลายเป็นวัสดุที่สามารถใช้งานได้ในเชิงพาณิชย์

เซียวหยู จี นักศึกษาปริญญาเอกจากภาควิชาวัสดุศาสตร์ มหาวิทยาลัยเพนน์สเตต ดำเนินการทดสอบการตกผลึกที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติอาร์กอนน์

แกนซิลิคอนผลึกเดี่ยวขนาดเล็กพิเศษนี้ยังช่วยให้ Ji สามารถใช้เครื่องสแกนเลเซอร์เพื่อหลอมและทำให้โครงสร้างผลึกตรงกลางแกนแก้วละเอียดขึ้นที่อุณหภูมิ 750-900 องศาฟาเรนไฮต์ จึงหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของซิลิคอนในแก้วได้

ดังนั้น จึงใช้เวลามากกว่า 10 ปีนับตั้งแต่ความพยายามครั้งแรกของ Badding ในการรวมเซมิคอนดักเตอร์อัจฉริยะและเส้นใยแก้วนำแสงแบบง่ายเข้ากับเส้นใยแก้วนำแสงไฟฟ้าตัวเดียวกัน

ต่อไปนี้ นักวิจัยจะเริ่มปรับให้เหมาะสม (เพื่อให้ไฟเบอร์อัจฉริยะเข้าถึงความเร็วในการส่งข้อมูลและคุณภาพที่เทียบได้กับไฟเบอร์ธรรมดา) และสร้างรูปแบบซิลิกอนเจอร์เมเนียมสำหรับการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ รวมถึงกล้องเอนโดสโคป การถ่ายภาพ และไฟเบอร์เลเซอร์