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，因而在長距離的傳輸過程中幾乎無任何訊號損耗。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，不同城市之間的超長距離需要「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)過超強(qiáng)的電光轉(zhuǎn)換器，讓光訊號通過至下一個(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，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，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)

(文章來源: EET 電子工程專輯)