Usporedba sustava materijala fotonskih integriranih krugova

Usporedba sustava materijala fotonskih integriranih krugova
Slika 1 prikazuje usporedbu dvaju materijalnih sustava, indija, fosfora (InP) i silicija (Si). Rijetkost indija čini InP skupljim materijalom od Si. Budući da sklopovi na bazi silicija uključuju manji epitaksijalni rast, prinos sklopova na bazi silicija obično je veći od prinosa InP sklopova. U sklopovima na bazi silicija, germanij (Ge), koji se obično koristi samo uFotodetektor(detektori svjetlosti), zahtijeva epitaksijalni rast, dok se u InP sustavima čak i pasivni valovodi moraju pripremiti epitaksijalnim rastom. Epitaksijalni rast obično ima veću gustoću defekata od rasta monokristala, poput kristalnog ingota. InP valovodi imaju visoki kontrast indeksa loma samo u poprečnom smjeru, dok valovodi na bazi silicija imaju visoki kontrast indeksa loma i u poprečnom i u uzdužnom smjeru, što omogućuje uređajima na bazi silicija postizanje manjih radijusa savijanja i drugih kompaktnijih struktura. InGaAsP ima izravni energetski procjep, dok Si i Ge nemaju. Kao rezultat toga, InP materijalni sustavi su superiorniji u smislu učinkovitosti lasera. Intrinzični oksidi InP sustava nisu toliko stabilni i robusni kao intrinzični oksidi Si, silicijev dioksid (SiO2). Silicij je jači materijal od InP-a, što omogućuje korištenje većih veličina pločica, tj. od 300 mm (uskoro će se nadograditi na 450 mm) u usporedbi sa 75 mm u InP-u. InPmodulatoriobično ovise o kvantno ograničenom Starkovom efektu, koji je osjetljiv na temperaturu zbog pomicanja ruba pojasa uzrokovanog temperaturom. Nasuprot tome, temperaturna ovisnost modulatora na bazi silicija je vrlo mala.

Tehnologija silicijske fotonike općenito se smatra prikladnom samo za jeftine, kratkodometne, visokoserijske proizvode (više od milijun komada godišnje). To je zato što je općeprihvaćeno da je potreban veliki kapacitet pločica za raspodjelu troškova maski i razvoja te da...silicijska fotonička tehnologijaima značajne nedostatke u performansama u regionalnim i dugolinijskim primjenama proizvoda od grada do grada. Međutim, u stvarnosti je suprotno. U jeftinim primjenama kratkog dometa i visokog prinosa, laser s vertikalnom šupljinom koji emitira površinu (VCSEL) iizravno modulirani laser (DML laser) : izravno modulirani laser predstavlja ogroman konkurentski pritisak, a slabost fotonske tehnologije na bazi silicija koja ne može lako integrirati lasere postala je značajan nedostatak. Nasuprot tome, u metro primjenama na velike udaljenosti, zbog preferencije integracije tehnologije silicijske fotonike i digitalne obrade signala (DSP) zajedno (što se često događa u okruženjima s visokim temperaturama), povoljnije je odvojiti laser. Osim toga, koherentna tehnologija detekcije može u velikoj mjeri nadoknaditi nedostatke tehnologije silicijske fotonike, poput problema da je tamna struja mnogo manja od fotostruje lokalnog oscilatora. Istovremeno, pogrešno je misliti da je potreban veliki kapacitet pločice za pokrivanje troškova maske i razvoja, jer tehnologija silicijske fotonike koristi veličine čvorova koje su mnogo veće od najnaprednijih komplementarnih metal-oksidnih poluvodiča (CMOS), pa su potrebne maske i proizvodni ciklusi relativno jeftini.