麻省理工學(xué)院將包括LED和二極管光電探測器在內(nèi)的高速光電半導(dǎo)體器件嵌入到光纖中，制成一種用于通信系統(tǒng)的可清洗柔軟織物。他們將這些光電二極管嵌入光纖其中，也許可以構(gòu)建關(guān)于光纖的新“摩爾定律”。

傳統(tǒng)來說，光纖是通過制造一種稱為“預(yù)制棒”的圓柱形物體制成的 - 這種物體基本上是放大版的光纖。然后對“預(yù)制棒”加熱至軟化，這時在張力下對材料拉伸或下拉，最后形成的光纖通過線軸收集。

麻省理工學(xué)院表示，生產(chǎn)這些新光纖的關(guān)鍵突破是將一粒沙子大小的半導(dǎo)體發(fā)光二極管和一對只有頭發(fā)絲直徑幾分之一的銅線嵌入到預(yù)制棒中。在光纖拉絲工藝中，當(dāng)聚合物預(yù)制棒在爐子中被加熱時，它會部分發(fā)生液化，并形成細(xì)長的光纖，而半導(dǎo)體發(fā)光二極管會沿其中心排列并通過銅導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)電性連接。

在這種情況下，以上的固態(tài)器件是使用標(biāo)準(zhǔn)微芯片技術(shù)制造的兩種類型的電二極管，即發(fā)光二極管（LED）和光敏二極管。在光纖拉絲工藝過程中，“固態(tài)器件和銅導(dǎo)線在周圍聚合物材料收縮時，仍然能夠保持原有尺寸”，麻省理工學(xué)院前研究生（也是這項(xiàng)研究的第一作者）邁克爾·萊恩解釋說。通過如上工藝最終制成的光纖最后被編成織物，研究中這種織物還被洗滌了10次，以證明其作為衣物穿戴材料的實(shí)用性。

上圖使用新工藝制造的嵌入發(fā)光二極管細(xì)軟光纖正通過打開和關(guān)閉光電二極管以展示其功能。另外，該團(tuán)隊(duì)還使用類似的光纖將音樂傳輸?shù)教綔y器光纖中，這種光纖即使在水下也能工作。（圖片來源：MIT）

“這種方法為我們制造光纖的過程增添了新的認(rèn)識，”萊恩說，“我們不是將所有材料部件一起以液態(tài)形式拉絲形成，而是將器件與細(xì)金屬線以一種顆粒的形式混合在一起。”

將功能器件嵌入到光纖材料本身的一個優(yōu)點(diǎn)是，這些器件可以很好地利用光纖自身固有的防水性。為了證明這一點(diǎn)，該團(tuán)隊(duì)將一些光電探測纖維放入魚缸內(nèi)。魚缸外的燈以快速光學(xué)信號的形式，通過水將音樂傳送到光纖中。據(jù)該團(tuán)隊(duì)稱，水缸中的光纖將光脈沖轉(zhuǎn)換為電信號，然后轉(zhuǎn)換成音樂，該光纖在水中存放了數(shù)周仍然沒有出現(xiàn)問題。

麻省理工學(xué)院教授和萊恩的項(xiàng)目研究顧問尤芬科表示，首批采用這項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)產(chǎn)品最早可能于明年進(jìn)入市場。“這將是第一個織物結(jié)構(gòu)通信系統(tǒng)。我們現(xiàn)在正在以前所未有的速度和規(guī)模將該技術(shù)轉(zhuǎn)移到國內(nèi)制造商和工業(yè)應(yīng)用中去。”

除了通信領(lǐng)域，研究人員相信這種光纖還可以用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。例如，使用這種纖維的裝置可用于制造可測量脈搏或血氧水平的腕帶，或編織成繃帶以連續(xù)監(jiān)測愈合過程。