Comparația sistemelor de materiale cu circuit integrat fotonic

Comparația sistemelor de materiale cu circuit integrat fotonic
Figura 1 prezintă o comparație a două sisteme materiale, fosforul de indiu (INP) și siliciu (SI). Raritatea Indiumului face ca INP să fie un material mai scump decât SI. Deoarece circuitele pe bază de siliciu implică o creștere epitaxială mai mică, randamentul circuitelor pe bază de siliciu este de obicei mai mare decât cel al circuitelor INP. În circuitele pe bază de siliciu, germanium (GE), care este de obicei utilizat doar înFotodetector(detectoare de lumină), necesită creștere epitaxială, în timp ce în sistemele INP, chiar și ghidurile de undă pasive trebuie să fie preparate prin creșterea epitaxială. Creșterea epitaxială tinde să aibă o densitate de defecte mai mare decât creșterea cu un singur cristal, cum ar fi dintr -un lingou de cristal. Ghidurile de undă INP au un contrast ridicat de indice de refracție doar în transversal, în timp ce ghidurile de undă pe bază de siliciu au un contrast ridicat de indice de refracție atât în ​​transversală, cât și în longitudinal, ceea ce permite dispozitivelor pe bază de siliciu să obțină raze de îndoire mai mici și alte structuri mai compacte. Ingaasp are un decalaj direct de bandă, în timp ce Si și GE nu. Drept urmare, sistemele de materiale INP sunt superioare din punct de vedere al eficienței laserului. Oxizii intrinseci ai sistemelor INP nu sunt la fel de stabile și robuste ca oxizii intrinseci ai Si, dioxid de siliciu (SiO2). Siliconul este un material mai puternic decât INP, permițând utilizarea unor dimensiuni mai mari de napolitane, adică de la 300 mm (în curând să fie modernizate la 450 mm) comparativ cu 75 mm în INP. INPModulatoareDe obicei, depinde de efectul Stark configurat cuantic, care este sensibil la temperatură datorită mișcării marginilor de bandă cauzate de temperatură. În schimb, dependența de temperatură a modulatorilor pe bază de siliciu este foarte mică.

Tehnologia fotonică de siliciu este, în general, considerată adecvată doar pentru produse cu volum mare, cu costuri reduse, cu rază scurtă de acțiune (peste 1 milion de bucăți pe an). Acest lucru se datorează faptului că este acceptat pe scară largă faptul că este necesară o cantitate mare de capacitate de wafer pentru a răspândi costurile de mască și dezvoltare și căTehnologie fotonică de siliciuAre dezavantaje semnificative de performanță în aplicațiile de produse regionale și de lungă durată din oraș la oraș. În realitate, însă, contrariul este adevărat. În aplicații cu costuri reduse, cu rază scurtă de acțiune, laser cu randament ridicat, laser cu emisie de suprafață (VCSEL) șiLaser modulat direct (DML Laser): Laserul modulat direct reprezintă o presiune competitivă uriașă, iar slăbiciunea tehnologiei fotonice pe bază de siliciu care nu poate integra cu ușurință laserele a devenit un dezavantaj semnificativ. În schimb, în ​​metrou, aplicații pe distanțe lungi, datorită preferinței pentru integrarea tehnologiei fotonice de siliciu și a procesării digitale a semnalului (DSP) împreună (care este adesea în medii cu temperaturi ridicate), este mai avantajos să separați laserul. În plus, tehnologia de detectare coerentă poate compensa deficiențele tehnologiei fotonice de siliciu într -o mare măsură, cum ar fi problema că curentul întunecat este mult mai mic decât fotocurentul local al oscilatorului. În același timp, este, de asemenea, greșit să ne gândim că este necesară o cantitate mare de capacitate de wafer pentru a acoperi costurile de mască și dezvoltare, deoarece tehnologia de fotonică de siliciu folosește dimensiuni de noduri care sunt mult mai mari decât cele mai avansate semiconductori de oxid de metal complementar (CMOS), astfel încât măștile și rulele de producție necesare sunt relativ ieftine.