Учёные из Клемсона уверены в успехе развития силиконовых оптических волокон

Учёные из Клемсонского университета (Clemson University) впервые смогли изготовить реальное оптическое волокно с кремневым сердечником, как сообщает публикуемый в США журнал Optics Express. Группа учёных, возглавляемая профессором Джоном Баллато (John Ballato), в которую входит один из первопроходцев в области волоконно-оптической технологии Роджер Стоулен (Roger Stolen), создала это новое волокно, использовав методы, аналогичные применяемым при разработке и изготовлении стандартных стекловолокон. Силиконовые волокна, по мнению учёных, являются реальной альтернативой стекловолокнам в случае конкретных специальных областей применения. Они считают, что эта разработка должна помочь повысить эффективность и сократить потребление электроэнергии в компьютерах и других системах, в которых используются световые и электронные устройства. Основное преимущество использования оптических волокон заключается в высокой пропускной способности, что означает более быструю загрузку и передачу информации из "Всемирной паутины" в устройства низшего уровня, например. Возможность изготавливать силиконовые оптические волокна в промышленном масштабе могла бы привести к появлению более компактных устройств с низкой потребляемой мощностью для телекоммуникационных и других систем. Как поясняет профессор Баллато, по существу они "скрестили оптоэлектронику с оптическими волокнами". Ранее требовалась одна структура для возбуждения света и другая – для его передачи. С силиконовым волокном впервые появилась возможность существенно повысить функциональность в одном волокне. Обычно оптическое волокно изготавливают начиная со стеклянного сердечника, затем наносят покрытие из несколько отличающегося стекломатериала, после чего всю конструкцию нагревают до тех пор, пока её можно будет подвергнуть вытяжке и получить длинномерные изделия. Но для некоторых длин волн света как утверждает команда учёных из Клемсона, сердечник, выполненный из чистого кристаллического кремния, который они изготовили, будет лучше передавать сигналы. Кроме того, кристаллический кремний обладает определёнными нелинейными свойствами (выходной сигнал не пропорционален сигналу на входе), намного превышающими свойства традиционных кварцевых оптических волокон. В результате возможно усиление светового сигнала, например, или спектральное смещение с одной длины волны на другую. Разработка силиконового волокна открывает путь для возможности обработки сигнала непосредственно внутри волокна (в настоящее время эти функции выполняются электронным способом или в отдельных оптических цепях), что позволяет производить более компактные и эффективные системы. Образцы оптических волокон с кремниевым сердечником уже были получены ранее, но в Клемсоне (при участии специалистов из Калифорнийского Университета в Лос-Анжелесе – UCLA, аэрокосмической корпорации Northrop Grumman Corporation и колледжа Элмайра -Elmira College) впервые был изготовлен образец такого волокна с применением стандартных промышленных методов, что может значительно ускорить доведение технологии от стадии научной разработки до коммерческого воплощения. Пока потери энергии при передаче световых волн по силиконовому волокну сопоставимы с потерями в других волокнах при более длинных волнах, но профессор Баллато говорит, что это был контрольный эксперимент для подтверждения их технологии, и он ожидает, что путём постоянной оптимизации можно будет в дальнейшем значительно сократить потери энергии в условиях реальной эксплуатации.