Poređenje sistema materijala fotonskih integrisanih kola

Poređenje sistema materijala fotonskih integrisanih kola
Slika 1 prikazuje poređenje dva sistema materijala, indijum fosfor (InP) i silicijum (Si). Rijetkost indija čini InP skupljim materijalom od Si. Budući da kola zasnovana na silicijumu uključuju manji epitaksijalni rast, prinos kola baziranih na silicijumu je obično veći nego kod InP kola. U krugovima na bazi silicija, germanij (Ge), koji se obično koristi samo uFotodetektor(detektori svetlosti), zahtijeva epitaksijalni rast, dok se u InP sistemima čak i pasivni talasovodi moraju pripremiti epitaksijalnim rastom. Epitaksijalni rast obično ima veću gustinu defekata od rasta monokristala, kao što je iz kristalnog ingota. InP talasovodi imaju visok kontrast indeksa prelamanja samo u poprečnom, dok talasovodi na bazi silicijuma imaju visok kontrast indeksa prelamanja i poprečno i uzdužno, što omogućava uređajima na bazi silicijuma da postignu manje radijuse savijanja i druge kompaktnije strukture. InGaAsP ima direktan pojas, dok Si i Ge nemaju. Kao rezultat toga, InP materijalni sistemi su superiorniji u pogledu efikasnosti lasera. Intrinzični oksidi InP sistema nisu tako stabilni i robusni kao intrinzični oksidi Si, silicijum dioksida (SiO2). Silicijum je jači materijal od InP-a, što omogućava upotrebu većih veličina pločica, tj. od 300 mm (uskoro će biti nadograđen na 450 mm) u poređenju sa 75 mm u InP-u. InPmodulatoriobično zavise od kvantno ograničenog Starkovog efekta, koji je osjetljiv na temperaturu zbog pomicanja ruba trake uzrokovanog temperaturom. Nasuprot tome, temperaturna ovisnost modulatora na bazi silicija je vrlo mala.

Tehnologija silikonske fotonike se generalno smatra pogodnom samo za jeftine proizvode kratkog dometa i velike količine (više od 1 milion komada godišnje). To je zato što je široko prihvaćeno da je za širenje maske i troškova razvoja potrebna velika količina kapaciteta wafera, te dasilicijum fotonička tehnologijaima značajne nedostatke u performansama u regionalnim i dugolinijskim aplikacijama proizvoda od grada do grada. U stvarnosti je, međutim, tačno suprotno. U jeftinim aplikacijama kratkog dometa, visokog prinosa, laser koji emituje vertikalnu šupljinu (VCSEL) idirektno modulirani laser (DML laser) : direktno modulirani laser predstavlja ogroman konkurentski pritisak, a slabost fotonske tehnologije zasnovane na silicijumu koja ne može lako integrirati lasere postala je značajan nedostatak. Nasuprot tome, u metro aplikacijama na velikim udaljenostima, zbog preferencije za integraciju tehnologije silikonske fotonike i digitalne obrade signala (DSP) zajedno (što je često u okruženjima visoke temperature), korisnije je odvojiti laser. Osim toga, tehnologija koherentne detekcije može u velikoj mjeri nadoknaditi nedostatke tehnologije silikonske fotonike, kao što je problem da je tamna struja mnogo manja od fotostruje lokalnog oscilatora. U isto vrijeme, također je pogrešno misliti da je potrebna velika količina wafer kapaciteta za pokrivanje troškova maske i razvoja, jer tehnologija silikonske fotonike koristi veličine čvorova koje su mnogo veće od najnaprednijih komplementarnih metal-oksidnih poluvodiča (CMOS), tako da su potrebne maske i proizvodne serije relativno jeftine.