Fotonik entegre devre malzeme sistemlerinin karşılaştırılması

Fotonik entegre devre malzeme sistemlerinin karşılaştırılması
Şekil 1, indiyum fosfor (INP) ve silikon (SI) olmak üzere iki malzeme sisteminin bir karşılaştırmasını göstermektedir. Indium'un nadirliği Inp'yi Si'den daha pahalı bir malzeme haline getirir. Silikon bazlı devreler daha az epitaksiyal büyüme içerdiğinden, silikon bazlı devrelerin verimi genellikle INP devrelerinden daha yüksektir. Silikon bazlı devrelerde, sadece sadeceFotodetektör(ışık dedektörleri), epitaksiyal büyüme gerektirirken, INP sistemlerinde, pasif dalga kılavuzları bile epitaksiyal büyüme ile hazırlanmalıdır. Epitaksiyal büyüme, bir kristal külçe gibi tek kristal büyümesinden daha yüksek bir kusur yoğunluğuna sahip olma eğilimindedir. INP dalga kılavuzları sadece enine enine yüksek kırılma indisi kontrastına sahipken, silikon bazlı dalga kılavuzları hem enine hem de uzunlamasına yüksek kırılma indisi kontrastına sahiptir, bu da silikon bazlı cihazların daha küçük bükülme yarıçapları ve diğer daha kompakt yapılar elde etmesini sağlar. Ingaasp'ın doğrudan bir bant boşluğuna sahipken, Si ve GE yok. Sonuç olarak, INP malzeme sistemleri lazer verimliliği açısından üstündür. INP sistemlerinin içsel oksitleri, Si, silikon dioksitin (SIO2) içsel oksitleri kadar kararlı ve sağlam değildir. Silikon, INP'den daha güçlü bir malzemedir ve daha büyük gofret boyutlarının kullanılmasına izin verir, yani 300 mm'den (yakında 450 mm'ye yükseltilecek) INP'de 75 mm'ye kıyasla. İnpmodülatörlerGenellikle, sıcaklığın neden olduğu bant kenar hareketi nedeniyle sıcaklığa duyarlı olan kuantumla kaplı keskin etkiye bağlıdır. Buna karşılık, silikon bazlı modülatörlerin sıcaklık bağımlılığı çok küçüktür.

Silikon fotonik teknolojisi genellikle sadece düşük maliyetli, kısa menzilli, yüksek hacimli ürünler (yılda 1 milyondan fazla parça) için uygun olarak kabul edilir. Bunun nedeni, maske ve geliştirme maliyetlerini yaymak için büyük miktarda gofret kapasitesinin gerekli olduğu veSilikon Fotonik TeknolojisiŞehirden şehir-bölgesel ve uzun mesafeli ürün uygulamalarında önemli performans dezavantajlarına sahiptir. Ancak gerçekte, tam tersi doğrudur. Düşük maliyetli, kısa menzilli, yüksek verimli uygulamalarda, dikey boşluk yüzey yayan lazer (VCSEL) vedoğrudan modüle edilmiş lazer (DML lazer): Doğrudan modüle edilmiş lazer büyük bir rekabetçi baskı oluşturur ve lazerleri kolayca entegre edemeyen silikon bazlı fotonik teknolojinin zayıflığı önemli bir dezavantaj haline gelmiştir. Buna karşılık, metroda, uzun mesafeli uygulamalarda, silikon fotonik teknolojisini ve dijital sinyal işleme (DSP) (genellikle yüksek sıcaklık ortamlarında olan) entegre edilmesi tercihi nedeniyle, lazeri ayırmak daha avantajlıdır. Buna ek olarak, tutarlı algılama teknolojisi, karanlık akımın lokal osilatör foto -akımından çok daha küçük olduğu gibi, silikon fotonik teknolojisinin eksikliklerini büyük ölçüde telafi edebilir. Aynı zamanda, maske ve geliştirme maliyetlerini karşılamak için büyük miktarda gofret kapasitesinin gerekli olduğunu düşünmek de yanlıştır, çünkü silikon fotonik teknolojisi en gelişmiş tamamlayıcı metal oksit yarı iletkenlerinden (CMOS) çok daha büyük olan düğüm boyutları kullanır, bu nedenle gerekli maskeler ve üretim çalışmaları nispeten ucuzdur.