麻省理工學院將包括LED和二極管光電探測器在內(nèi)的高速光電半導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，也許可以構建關于光纖的新“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。

麻省理工學院表示，生產(chǎn)這些新光纖的關鍵突破是將一粒沙子大小的半導體發(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制棒中。在光纖拉絲工藝中，當聚合物預制棒在爐子中被加熱時，它會部分發(fā)生液化，并形成細長的光纖，而半導體發(fā)光二極管會沿其中心排列并通過銅導線實現(xiàn)電性連接。

在這種情況下，以上的固態(tài)器件是使用標準微芯片技術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”，麻省理工學院前研究生（也是這項研究的第一作者）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用性。

上圖使用新工藝制造的嵌入發(fā)光二極管細軟光纖正通過打開和關閉光電二極管以展示其功能。另外，該團隊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，而是將器件與細金屬線以一種顆粒的形式混合在一起?！?/p>

將功能器件嵌入到光纖材料本身的一個優(yōu)點是，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，該團隊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信號的形式，通過水將音樂傳送到光纖中。據(jù)該團隊稱，水缸中的光纖將光脈沖轉換為電信號，然后轉換成音樂，該光纖在水中存放了數(shù)周仍然沒有出現(xiàn)問題。

麻省理工學院教授和萊恩的項目研究顧問尤芬科表示，首批采用這項技術的商業(yè)產(chǎn)品最早可能于明年進入市場?！斑@將是第一個織物結構通信系統(tǒng)。我們現(xiàn)在正在以前所未有的速度和規(guī)模將該技術轉移到國內(nèi)制造商和工業(yè)應用中去?！?/p>

除了通信領域，研究人員相信這種光纖還可以用于生物醫(yī)學領域。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。