應用于以織物為基礎的光通信二極管纖維

半導體二極管是現代計算、通信和傳感的基本構件。因此，將其納入紡織品級纖維可以提高纖維的性能和功能，例如基于紡織品的通信或生理學監(jiān)測。然而由于加工技術方面的局限，到目前為止仍無法在熱拉伸纖維中實現高質量的半導體二極管。

本文介紹了一種電力連接的二極管纖維可伸縮的熱拉伸技術。首先，構建一個宏觀的預成型坯，它將內部的離散二極管內置于中空通道結構旁，通過這些通道輸送導電銅絲或鎢絲。當預成型坯被加熱并拉成纖維時，導線就會接近二極管，直到它們進行電接觸，從而在單個纖維內形成數百個并聯的二極管。發(fā)光二極管和p–i–n型光檢測二極管這兩種元件是實現該功能所必需的，元件間距需小于20厘米，并用纖維包層設計的透鏡進行光準直和聚焦。二極管纖維在十個機洗周期內能較好地保持其性能，表明了這種方法與其在服裝應用上的相關性。為了證明這種方法的實用性，需在兩種包含接收器-發(fā)射器纖維的結構之間建立了一個三兆赫雙向光學通信鏈路。最后，用二極管進行心率的測量實驗也表明了它們在生理狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)中的應用潛力。同時，該方法通過增強在熱拉絲纖維中的元件密度和功能，為在纖維中實現越來越復雜的功能提供了一條途徑并呈現出光明的發(fā)展前景。

Michael Rein, Valentine Dominique Favrod,Chong Hou, Tural Khudiyev, Alexander Stolyarov, Jason Cox, Chia-Chun Chung,Chhea Chhav, Marty Ellis, John Joannopoulos& Yoel Fink

Naturevolume 560, pages214–218 (2018)