Perbandingan sistem bahan litar bersepadu fotonik

Perbandingan sistem bahan litar bersepadu fotonik
Rajah 1 menunjukkan perbandingan dua sistem bahan, indium Fosforus (InP) dan silikon (Si). Kelangkaan indium menjadikan InP bahan yang lebih mahal daripada Si. Oleh kerana litar berasaskan silikon melibatkan pertumbuhan epitaksi yang kurang, hasil litar berasaskan silikon biasanya lebih tinggi daripada litar InP. Dalam litar berasaskan silikon, germanium (Ge), yang biasanya hanya digunakan dalamPengesan foto(pengesan cahaya), memerlukan pertumbuhan epitaksial, manakala dalam sistem InP, pandu gelombang pasif pun mesti disediakan melalui pertumbuhan epitaksial. Pertumbuhan epitaksial cenderung mempunyai ketumpatan kecacatan yang lebih tinggi daripada pertumbuhan kristal tunggal, seperti daripada jongkong kristal. Pandu gelombang InP mempunyai kontras indeks biasan yang tinggi hanya dalam bentuk melintang, manakala pandu gelombang berasaskan silikon mempunyai kontras indeks biasan yang tinggi dalam bentuk melintang dan membujur, yang membolehkan peranti berasaskan silikon mencapai jejari lenturan yang lebih kecil dan struktur lain yang lebih padat. InGaAsP mempunyai jurang jalur langsung, manakala Si dan Ge tidak. Akibatnya, sistem bahan InP lebih unggul dari segi kecekapan laser. Oksida intrinsik sistem InP tidak sestabil dan seteguh oksida intrinsik Si, silikon dioksida (SiO2). Silikon adalah bahan yang lebih kuat daripada InP, membolehkan penggunaan saiz wafer yang lebih besar, iaitu dari 300 mm (akan dinaik taraf kepada 450 mm tidak lama lagi) berbanding 75 mm dalam InP. InPmodulatorbiasanya bergantung pada kesan Stark yang terkurung kuantum, yang sensitif terhadap suhu disebabkan oleh pergerakan tepi jalur yang disebabkan oleh suhu. Sebaliknya, kebergantungan suhu modulator berasaskan silikon adalah sangat kecil.

Teknologi fotonik silikon secara amnya dianggap hanya sesuai untuk produk berkos rendah, jarak dekat dan volum tinggi (lebih daripada 1 juta keping setahun). Ini kerana diterima secara meluas bahawa sejumlah besar kapasiti wafer diperlukan untuk mengagihkan kos topeng dan pembangunan, dan ituteknologi fotonik silikonmempunyai kelemahan prestasi yang ketara dalam aplikasi produk serantau dan jarak jauh dari bandar ke bandar. Walau bagaimanapun, pada hakikatnya, sebaliknya adalah benar. Dalam aplikasi kos rendah, jarak dekat, hasil tinggi, laser pemancar permukaan rongga menegak (VCSEL) danlaser termodulasi langsung (Laser DML) : laser yang dimodulasi secara langsung menimbulkan tekanan persaingan yang besar, dan kelemahan teknologi fotonik berasaskan silikon yang tidak dapat mengintegrasikan laser dengan mudah telah menjadi kelemahan yang ketara. Sebaliknya, dalam aplikasi jarak jauh metro, disebabkan oleh keutamaan untuk mengintegrasikan teknologi fotonik silikon dan pemprosesan isyarat digital (DSP) bersama-sama (yang selalunya dalam persekitaran suhu tinggi), adalah lebih berfaedah untuk memisahkan laser. Di samping itu, teknologi pengesanan koheren boleh menampung kekurangan teknologi fotonik silikon sebahagian besarnya, seperti masalah arus gelap jauh lebih kecil daripada arus foto pengayun tempatan. Pada masa yang sama, adalah salah juga untuk berfikir bahawa sejumlah besar kapasiti wafer diperlukan untuk menampung kos topeng dan pembangunan, kerana teknologi fotonik silikon menggunakan saiz nod yang jauh lebih besar daripada semikonduktor oksida logam pelengkap (CMOS) yang paling canggih, jadi topeng dan pengeluaran yang diperlukan agak murah.