Fibra óptica de semicondutor promete acelerar a internet

Redação do Site Inovação Tecnológica -  24/04/2017

Núcleo de silício amorfo construído no interior de um canal dentro da fibra óptica de quartzo.[Imagem: Penn State]

Fibra óptica de semicondutor

Um novo tipo de fibra óptica híbrida promete multiplicar a capacidade de transmissão de dados das redes atuais sem grandes revoluções na infraestrutura.

A ideia é substituir o quartzo - ou sílica - das fibras ópticas atuais, um material que é essencialmente um vidro, por um material semicondutor.

As fibras de sílica só podem transmitir dados convertidos em pulsos luminosos. Isso requer equipamentos externos para converter em pulsos de luz os pulsos elétricos dos aparelhos eletrônicos - computadores, por exemplo.

Fibras semicondutoras, por sua vez, poderão transmitir tanto luz quanto os dados eletrônicos e também serão capazes de completar a conversão de dados elétricos para ópticos em tempo de voo durante a transmissão, melhorando a velocidade de transmissão.

A proposta é da equipe dos professores Venkatraman Gopalan e John Badding, da Universidade da Pensilvânia, que publicaram uma série de trabalhos nos últimos meses demonstrando a viabilidade das fibras ópticas semicondutoras.

A equipe já conseguiu fabricar transistores dentro de fibras, mostrando que fibras ópticas com poder de processamento não são um sonho tão distante. [Imagem: He et al./Nature Photonics]

Fibras ópticas inteligentes

Na verdade, essa tecnologia começou a ser desenvolvida em 2006, quando a mesma equipe demonstrou a possibilidade de fabricar componentes eletrônicos no interior de uma fibra óptica.

Aos poucos, essas fibras ópticas com semicondutores foram sendo melhoradas, até ganhar poder de processamento.

A equipe conseguiu agora melhorar o núcleo policristalino da fibra fundindo um núcleo de silício amorfo de alta pureza no interior de um capilar de 1,7 micrômetro, perfurado na fibra óptica tradicional de sílica. Depois de ser depositado por um processo a laser, o material se solidifica, formando cristais individuais com um comprimento até 2.000 vezes maior do que sua espessura.

Isto transforma o núcleo policristalino da fibra, cheio de imperfeições, em um cristal único, muito mais eficiente.

"Agora nós podemos construir alguns dispositivos reais, não apenas para telecomunicações, mas também para endoscopia, imageamento, lasers de fibra e muito mais," disse Gopalan.

Bibliografia:

Single-Crystal Silicon Optical Fiber by Direct Laser Crystallization
Xiaoyu Ji, Shiming Lei, Shih-Ying Yu, Hiu Yan Cheng, Wenjun Liu, Nicolas Poilvert, Yihuang Xiong, Ismaila Dabo, Suzanne E. Mohney, John V. Badding, Venkatraman Gopalan
Photonics
Vol.: 4 (1), pp 85-92
DOI: 10.1021/acsphotonics.6b00584

Single-Crystal Germanium Core Optoelectronic Fibers
Xiaoyu Ji, Ryan L. Page, Subhasis Chaudhuri, Wenjun Liu, Shih-Ying Yu, Suzanne E. Mohney, John V. Badding, Venkatraman Gopalan
Advanced Optical Materials
Vol.: 110, 091911
DOI: 10.1002/adom.201600592

A silicon microwire under a three-dimensional anisotropic tensile stress
Xiaoyu Ji, Nicolas Poilvert, Wenjun Liu, Yihuang Xiong, Hiu Yan Cheng, John V. Badding, Ismaila Dabo, Venkatraman Gopalan
Applied Physics Letters
DOI: 10.1063/1.4977852