นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Penn State ในสหรัฐอเมริกากล่าวว่าในไม่ช้า ตัวแกนไฟเบอร์ของเซมิคอนดักเตอร์เองอาจจะสามารถทำการแปลง "ไฟฟ้า-แสง-ไฟฟ้า" ราคาแพงได้โดยไม่ต้องอาศัยตัวแปลงไฟฟ้า-แสง (อิเล็กทรอนิกส์-ออปติคอล) และ- ตัวแปลงอิเล็กทรอนิกส์ที่ส่วนรับ

สิ่งประดิษฐ์ใหม่นี้คือการรวมแกนซิลิคอนผลึกเดี่ยวในเส้นเลือดฝอยแก้วที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 1.7 ไมครอน และแข็งตัวและผนึกที่ปลายทั้งสองข้างเพื่อสร้างซิลิคอนผลึกเดี่ยว ดังนั้นจึงรวมซิลิคอนเจอร์เมเนียมผลึกเดี่ยวราคาถูกและซิลิคอนผลึกเดี่ยวที่ปลายทั้งสองข้าง .งานวิจัยนี้ดำเนินการร่วมกันโดยอาจารย์ Venkatraman Gopalan และ John Badding ในภาควิชาวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ที่ Penn State University และนักศึกษาปริญญาเอก Xiaoyu Ji

รวมแกนซิลิคอนอสัณฐานไว้ในเส้นเลือดฝอยแก้วที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 1.7 ไมครอน

ใยแก้วนำแสงแบบธรรมดาที่ใช้อยู่ในปัจจุบันสามารถปล่อยโฟตอนไปตามหลอดแก้วที่เคลือบด้วยโพลีเมอร์แบบอ่อนเท่านั้นสัญญาณที่ดีที่สุดจะยังคงอยู่ในใยแก้วนำแสงโดยการสะท้อนจากกระจกไปยังโพลีเมอร์ ดังนั้นจึงแทบไม่มีการสูญเสียสัญญาณในระหว่างการส่งสัญญาณทางไกลน่าเสียดายที่ข้อมูลทั้งหมดที่ส่งจากคอมพิวเตอร์จำเป็นต้องใช้โมดูลการแปลงไฟฟ้าออปติคัลราคาแพงที่ส่วนปลายทางการส่งสัญญาณ

ในทำนองเดียวกัน เครื่องรับก็คือคอมพิวเตอร์ที่ต้องใช้โฟโตอิเล็กทริคคอนเวอร์เตอร์ราคาแพงที่ส่วนรับสัญญาณเพื่อเสริมความแข็งแกร่งของสัญญาณ ระยะทางที่ยาวเป็นพิเศษระหว่างเมืองต่างๆ ต้องใช้ "ตัวทวน" เพื่อทำการแปลงไฟฟ้าและแสงที่มีความไวมากขึ้น จากนั้นจึงขยายอิเล็กตรอน จากนั้นส่งผ่านตัวแปลงซุปเปอร์อิเล็กโทรออปติคัลเพื่อให้สัญญาณแสง ผ่านไปที่ต่อไป รีเลย์ก็ถึงที่หมายในที่สุด

นักวิจัยจาก Penn State University หวังที่จะพัฒนาเส้นใยนำแสงที่เต็มไปด้วยเซมิคอนดักเตอร์อัจฉริยะ ทำให้พวกเขาสามารถทำการแปลงไฟฟ้า-แสง-ไฟฟ้าได้ด้วยตัวเองปัจจุบัน ทีมวิจัยยังไม่บรรลุเป้าหมาย แต่ประสบความสำเร็จในการรวมวัสดุที่จำเป็นทั้งหมดในใยแก้วนำแสงเซมิคอนดักเตอร์ และพิสูจน์ว่าสามารถส่งโฟตอนและอิเล็กตรอนได้ในเวลาเดียวกันถัดไป พวกเขาจำเป็นต้องสร้างรูปแบบซิลิกอนผลึกเดี่ยวที่ปลายทั้งสองด้านของใยแก้วนำแสงเพื่อทำการแปลงแสง-ไฟฟ้า และไฟฟ้า-แสงที่จำเป็นในแบบเรียลไทม์

Badding แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการใช้เส้นใยที่เติมซิลิกอนในปี 2549 จากนั้น Ji ก็ใช้เลเซอร์เพื่อรวมซิลิคอนเจอร์เมเนียมผลึกเดี่ยวที่มีความบริสุทธิ์สูงเข้ากับเส้นเลือดฝอยแก้วในการวิจัยวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกของเขาผลลัพธ์ที่ได้คือซีลโมโนซิลิคอนอัจฉริยะที่ยาวกว่า 2,000 เท่า ซึ่งแปลงต้นแบบดั้งเดิมที่มีประสิทธิภาพสูงของ Badding ให้เป็นวัสดุที่นำไปใช้ได้ในเชิงพาณิชย์

Xiaoyu Ji ผู้สมัครระดับปริญญาเอกในภาควิชาวัสดุศาสตร์ที่ Penn State University ดำเนินการทดสอบการตกผลึกที่ Argonne National Laboratory

แกนซิลิคอนผลึกเดี่ยวขนาดเล็กพิเศษนี้ยังช่วยให้ Ji สามารถใช้เครื่องสแกนเลเซอร์เพื่อละลายและปรับแต่งโครงสร้างผลึกที่อยู่ตรงกลางแกนแก้วที่อุณหภูมิ 750-900 องศาฟาเรนไฮต์ ซึ่งจะช่วยหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของซิลิคอนในแก้ว

ดังนั้นจึงใช้เวลานานกว่า 10 ปีนับจากความพยายามครั้งแรกของ Badding ที่จะรวมเซมิคอนดักเตอร์อัจฉริยะและไฟเบอร์ออปติกแบบธรรมดาเข้ากับไฟเบอร์ออปติกไฟฟ้าแบบเดียวกัน

ถัดไป นักวิจัยจะเริ่มเพิ่มประสิทธิภาพ (เพื่อทำให้เส้นใยอัจฉริยะมีความเร็วและคุณภาพในการส่งผ่านข้อมูลเทียบได้กับเส้นใยธรรมดา) และจัดรูปแบบซิลิคอนเจอร์เมเนียมสำหรับการใช้งานจริง เช่น กล้องเอนโดสโคป การสร้างภาพ และเลเซอร์ไฟเบอร์