半導(dǎo)體纖芯光纖本身或許就能夠執(zhí)行「電-光-電」轉(zhuǎn)換，而無(wú)需依賴發(fā)射端的電-光轉(zhuǎn)換器，以及接收端的光電轉(zhuǎn)換器.
美國(guó)賓州州立大學(xué)(Penn State)的研究人員表示，很快地，半導(dǎo)體纖芯(core)光纖本身
或許就能夠執(zhí)行昂貴的「電-光-電」轉(zhuǎn)換，而無(wú)需依賴發(fā)射端的電-光(electronic-optical)轉(zhuǎn)換器，以及接收端昂貴的光電(optical-electronic)轉(zhuǎn)換器。
這項(xiàng)新發(fā)明是在1.7微米內(nèi)徑的玻璃毛細(xì)管中結(jié)合單晶矽芯，并在兩端固化密封，形成單晶矽，從而在兩端結(jié)合了較便宜的單晶矽鍺以及單晶矽。這項(xiàng)研究是由美國(guó)賓州州立大學(xué)(Penn State)材材料科學(xué)與工程系教授Venkatraman Gopalan、John Badding以及博士研究生Xiaoyu Ji共同執(zhí)行的。
如今所使用的簡(jiǎn)易型光纖僅能沿著由軟性聚合物涂層包覆的玻璃管道發(fā)射光子。最佳的訊號(hào)經(jīng)由從玻璃反射至聚合物的方式保留于光纖中，因而在長(zhǎng)距離的傳輸過(guò)程中幾乎無(wú)任何訊號(hào)損耗。遺憾的是，從電腦傳送的所有資料都需要在發(fā)射端使用昂貴的電光轉(zhuǎn)換模組。
相同的,接收器也是一個(gè)需要在接收端使用昂貴光電轉(zhuǎn)換器的電腦。為了加強(qiáng)訊號(hào)，不同城市之間的超長(zhǎng)距離需要「中繼器」進(jìn)行更高靈敏度的光-電轉(zhuǎn)換，接著放大電子，然后再經(jīng)過(guò)超強(qiáng)的電光轉(zhuǎn)換器，讓光訊號(hào)通過(guò)至下一個(gè)中繼器，最終到達(dá)其目的地。
賓州州立大學(xué)的研究人員們希望開發(fā)以智慧半導(dǎo)體填充的光纖，賦予其可在自身進(jìn)行電-光-電轉(zhuǎn)換的能力。目前，該研究團(tuán)隊(duì)尚未達(dá)到目標(biāo)，但已成功地在其半導(dǎo)體光纖中結(jié)合需要的所有材料，并證實(shí)能同時(shí)傳送光子與電子。接下來(lái)，他們需要在光纖的兩端圖案化單晶矽，以便即時(shí)執(zhí)行必要的光-電與電-光轉(zhuǎn)換。
這種超小的單晶矽芯也讓Ji得以使用雷射掃描儀，以華氏750-900度的溫度在玻璃芯的中央熔融和精煉晶體結(jié)構(gòu)，從而避免矽污染玻璃。
因此，從Badding首度嘗試，到完美結(jié)合智慧半導(dǎo)體與簡(jiǎn)易型光纖于相同的光-電光纖，已經(jīng)花了10年多的時(shí)間了。
接下來(lái)，研究人員將開始進(jìn)行最佳化(以便使智慧光纖達(dá)到媲美簡(jiǎn)易型光纖的傳輸速度與品質(zhì))，并為實(shí)際應(yīng)用圖案化矽鍺，包括內(nèi)視鏡、成像與光纖雷射等。
編譯：Susan Hong(參考原文：Smart Semi Fiber Does It All，by R. Colin Johnson)
(文章來(lái)源: EET 電子工程專輯)
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標(biāo)簽: 半導(dǎo)電光纖 單晶矽 轉(zhuǎn)換器