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). Ketiadaan indium menjadikan INP bahan yang lebih mahal daripada SI. Kerana litar berasaskan silikon melibatkan pertumbuhan epitaxial yang kurang, hasil litar berasaskan silikon biasanya lebih tinggi daripada litar INP. Dalam litar berasaskan silikon, germanium (GE), yang biasanya hanya digunakan dalamPhotodetector(pengesan cahaya), memerlukan pertumbuhan epitaxial, manakala dalam sistem INP, walaupun gelombang pasif mesti disediakan oleh pertumbuhan epitaxial. Pertumbuhan epitaxial cenderung mempunyai ketumpatan kecacatan yang lebih tinggi daripada pertumbuhan kristal tunggal, seperti dari ingot kristal. Waveguides INP mempunyai kontras indeks biasan yang tinggi hanya dalam melintang, manakala gelombang gelombang berasaskan silikon mempunyai kontras indeks biasan yang tinggi di kedua-dua melintang dan membujur, yang membolehkan peranti berasaskan silikon mencapai radii lentur yang lebih kecil dan struktur lain yang lebih padat. InGaAsp mempunyai jurang band langsung, manakala Si dan Ge tidak. Akibatnya, sistem bahan INP lebih unggul dari segi kecekapan laser. Oksida intrinsik sistem INP tidak stabil dan teguh seperti oksida intrinsik Si, silikon dioksida (SiO2). Silicon adalah bahan yang lebih kuat daripada INP, yang membolehkan penggunaan saiz wafer yang lebih besar, iaitu dari 300 mm (tidak lama lagi akan dinaik taraf kepada 450 mm) berbanding dengan 75 mm dalam INP. INPmodulatorBiasanya bergantung pada kesan stark yang diselaraskan kuantum, yang sensitif suhu disebabkan oleh pergerakan kelebihan band yang disebabkan oleh suhu. Sebaliknya, pergantungan suhu modulator berasaskan silikon sangat kecil.

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