Кремниевое оптоволокно становится более практичным

Ведомая профессором Джоном Баллато и имеющая в своем составе пионера в области оптоволокна Роджера Стоулона, команда ученых смогла создать это новое волокно, используя те же самые коммерческие методы, которые использовались для разработки цельностеклянного оптоволокна, сделав кремниевое волокно альтернативой стеклянному для ряда приспособлений.

 

В конечном счете, этот прорыв должен помочь увеличить эффективность и уменьшить потребление энергии в компьютерах и других системах, которые используют фотонные и электронные устройства.

 

 

По оптоволокну все чаще совершают телефонные звонки, смотрят телепрограммы и пользуются Интернетом. Главным преимуществом использования оптоволокна является его высокая пропускная способность, а это значит высокая скорость доступа в Интернет, к примеру. Способность производить оптоволокно в коммерческих масштабах создаст возможность появления более компактных устройств с уменьшенным потреблением энергии внутри сферы телекоммуникаций и за ее пределами.

 

«В сущности мы соединили оптоэлектронику с оптоволокном», сказал Баллато. «В прошлом нам нужно было, чтобы одна структура производила свет, а другая доставляла его. С кремниевым оптоволокном у нас есть возможность объединить обе функции в одном волокне.»

 

Обычно производство оптоволокна начинается со стеклянного ядра, покрытого тонкой оболочкой из немного другого стекла, затем структура нагревается до тех пор, пока её можно будет вытягивать в длинные провода. Это работает довольно хорошо. Однако команда Клемсона выяснила, что ядро из чистого кристаллического кремния лучше передаёт сигналы при определённой длине волны света. Более того, кристаллический кремний обладает определёнными нелинейными свойствами (при которых выход не пропорционален входу), которые на порядок выше, чем обычное кварцевое стекло. Это, к примеру, позволяет увеличение светового сигнала или переключение света с одной волны на другую. Разработка кремниевого волокна открывает возможности функций обработки сигналов, который на данный момент выполняются при помощи электроники или отдельных оптических петель внутри волокна. Это обеспечивает более компактные и эффективные системы.

 

Некоторые волокна уже производились с применением кремниевого ядра, однако версия учёных из Клемсона впервые применяет стандартные методы массового производства, что делает её ближе к коммерческой реальности.

 

Сегодня количество энергии, теряемой при распространении световых волн по кремниевому оптоволокну не меньше, чем у других видов волокон на более длинных волнах, но Баллато говорит, что пока работа была подтверждением концепции, и он ожидает, что в дальнейшем по мере оптимизации потери энергии значительно уменьшаться.