Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Penn State Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, yakında yarı iletken çekirdek fiberin kendisinin, elektrik-optik (elektronik-optik) dönüştürücülere ve pahalı optik-optik dönüştürücülere güvenmeden pahalı "elektrik-optik-elektrik" dönüşümünü gerçekleştirebileceğini söyledi. Alıcı uçtaki elektronik dönüştürücüler.

Bu yeni buluş, iç çapı 1,7 mikron olan bir cam kılcal içindeki tek kristal silikon çekirdeği birleştirmek ve tek kristal silikon oluşturmak için her iki uçta katılaşıp mühürlemek, böylece daha ucuz olan tek kristal silikon germanyum ve her iki uçta tek kristal silikonu birleştirmektir. .Bu araştırma, Penn State Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü'nden profesörler Venkatraman Gopalan ve John Badding ve doktora öğrencisi Xiaoyu Ji tarafından ortaklaşa yürütüldü.

İç çapı 1,7 mikron olan bir cam kılcal damara amorf bir silikon çekirdek ekleyin

Günümüzde kullanılan basit optik fiber, yalnızca yumuşak bir polimer kaplamayla kaplanmış bir cam tüp boyunca foton yayabilir.En iyi sinyal, camdan polimere yansıyarak optik fiberde tutulur, böylece uzun mesafeli iletim sırasında neredeyse hiç sinyal kaybı olmaz.Ne yazık ki, bilgisayardan iletilen tüm veriler, iletim ucunda pahalı elektro-optik dönüştürme modüllerinin kullanılmasını gerektirir.

Benzer şekilde alıcı, alıcı tarafta pahalı fotoelektrik dönüştürücüler gerektiren bir bilgisayardır.Sinyali güçlendirmek için, farklı şehirler arasındaki ultra uzun mesafe, daha hassas bir optik-elektrik dönüşümü gerçekleştirecek bir "tekrarlayıcı" gerektirir, ardından elektronları güçlendirir ve ardından optik sinyalin iletilmesine izin vermek için süper bir elektro-optik dönüştürücüden geçer. bir sonrakine geçin Aktarma sonunda hedefine ulaşır.

Penn State Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, akıllı yarı iletkenlerle dolu optik fiberler geliştirmeyi ve onlara elektriksel-optik-elektrik dönüşümünü kendi başlarına gerçekleştirme yeteneği sağlamayı umuyorlar.Şu anda araştırma ekibi henüz amacına ulaşamadı ancak gerekli tüm malzemeleri yarı iletken optik fiberde başarıyla birleştirdi ve fotonları ve elektronları aynı anda iletebildiğini kanıtladı.Daha sonra, gerekli optik-elektrik ve elektrik-optik dönüşümü gerçek zamanlı olarak gerçekleştirmek için optik fiberin her iki ucuna tek kristal silikon desenlemeleri gerekiyor.

Badding, 2006 yılında silikon dolgulu fiberlerin kullanımının fizibilitesini gösterdi ve Ji daha sonra doktora tezi araştırmasında yüksek saflıkta tek kristal silikon germanyumu cam kılcal damarlarla birleştirmek için lazerleri kullandı.Sonuç, Badding'in yüksek verimli orijinal prototipini ticari olarak uygun bir malzemeye dönüştüren, 2.000 kat daha uzun olan akıllı bir monosilikon contadır.

Penn State Üniversitesi Malzeme Bilimi Bölümü'nde doktora adayı olan Xiaoyu Ji, Argonne Ulusal Laboratuvarı'nda kristalizasyon testleri yürütüyor

Bu ultra küçük tek kristal silikon çekirdek aynı zamanda Ji'nin cam çekirdeğin merkezindeki kristal yapıyı 750-900 Fahrenheit sıcaklıkta eritmek ve iyileştirmek için bir lazer tarayıcı kullanmasına olanak tanır, böylece camın silikonla kirlenmesi önlenir.

Bu nedenle, Badding'in akıllı yarı iletkenleri ve basit optik fiberleri aynı optik-elektrik fiberle birleştirmeye yönelik ilk girişiminden bu yana 10 yıldan fazla zaman geçti.

Daha sonra araştırmacılar, silikon germanyumun endoskoplar, görüntüleme ve fiber lazerler dahil olmak üzere pratik uygulamalar için optimize edilmesine (akıllı fiberin iletim hızına ve basit fiberle karşılaştırılabilir kaliteye ulaşmasını sağlamak için) başlayacak.