Forskare vid University of Salford och University of Surrey har hittat ett sätt att implantera sällsynta jordartsmetaller i kisel så att en omvandling mellan elektroniska signaler och ljussignaler inte behövs vid fiberkommunikation. Det är möjligt genom att elektroner hoppar mellan kislet och jordartsmetallerna.

Kisel saknar förmågan att producera, upptäcka och förstärka de ljussignaler som skickas i en optisk fiber. För förstärkning av dessa ljussignaler används sällsynta jordartsmetaller som inte ansetts kunna interagera optiskt med kisel. Men fysiker vid University of Salford och University of Surrey säger sig nu gjort en ny upptäckt genom att för första gången visa att ljus kan genereras av att en elektron "hoppar" direkt mellan kisel och sällsynta jordartsmetaller.

– Elektroniska data i kiselchips måste omvandlas till ljus för att kunna skickas i en optisk fiber och sedan omvandlas tillbaka till elektronisk data, genom separata enheter. Om konverteringen mellan elektroniska signaler och ljussignaler kan ske på ett kiselchip skulle det strömlinjeforma hur data ”reser” runt om i världen, säger Dr Mark Hughes, lektor i fysik vid University of Salford.

Sällsynta jordartsmetaller brukar ge ifrån sig ljus vid mycket specifika våglängder och kisel brukar inte avger något ljus alls. Men fysikerna ”implanterade” de sällsynta jordartsmetallerna cerium, europium och ytterbium i kisel och fann att de inte bara avger ljus utan även att de våglängder som avges av jordartsmetallerna hade förskjutits till de våglängder som kan användas för optisk fiberkommunikation. Förskjutningen i våglängd visar enligt fysikerna att det måste ha uppstått ett ”hopp” eller en "övergång" av en elektron från kisel till de andra elementen.

Forskarna uppger sig också tagit fram högpresterande lysdioder och optiska detektorer genom att implantera sällsynta jordartsmetaller i kisel. Dessa enheter kan enligt fysikerna producera och upptäcka de våglängder som används för telekommunikation med hjälp av kisel.

Artikeln Silicon-Modified Rare-Earth Transitions – A New Route to Near- and Mid-IR Photonics har publicerats i the journal Advanced Functional Mater.

Filed under: Utländsk Teknik