Jämförelse av fotoniska integrerade kretsmaterialsystem

Jämförelse av fotoniska integrerade kretsmaterialsystem
Figur 1 visar en jämförelse av två materialsystem, indiumfosfor (INP) och kisel (SI). Indiums sällsynthet gör INP till ett dyrare material än SI. Eftersom kiselbaserade kretsar involverar mindre epitaxiell tillväxt är utbytet av kiselbaserade kretsar vanligtvis högre än för INP-kretsar. I kiselbaserade kretsar, Germanium (GE), som vanligtvis bara används iFotodetektor(lätt detektorer), kräver epitaxial tillväxt, medan i INP -system måste till och med passiva vågledare framställas genom epitaxial tillväxt. Epitaxial tillväxt tenderar att ha en högre defektdensitet än enstaka kristalltillväxt, såsom från en kristallgöt. INP-vågledare har hög brytningsindexkontrast endast i tvärgående, medan kiselbaserade vågledare har hög brytningsindexkontrast i både tvärgående och längsgående, vilket gör det möjligt för kiselbaserade anordningar att uppnå mindre böjningsradier och andra mer kompakta strukturer. Ingaasp har ett direktbandgap, medan SI och GE inte gör det. Som ett resultat är INP -materialsystem överlägsna när det gäller lasereffektivitet. De inneboende oxiderna i INP -system är inte lika stabila och robusta som de inneboende oxiderna av Si, kiseldioxid (SiO2). Kisel är ett starkare material än INP, vilket möjliggör användning av större skivstorlekar, dvs. från 300 mm (snart uppgraderas till 450 mm) jämfört med 75 mm i INP. InpmodulatorerBeror vanligtvis på den kvant-begränsade starka effekten, som är temperaturkänslig på grund av bandkantrörelse orsakad av temperatur. Däremot är temperaturberoendet för kiselbaserade modulatorer mycket liten.

Silicon Photonics-teknik anses vanligtvis endast vara lämplig för billiga produkter med kort räckvidd, högvolym (mer än 1 miljon stycken per år). Detta beror på att det är allmänt accepterat att en stor mängd skivkapacitet krävs för att sprida mask- och utvecklingskostnader, och detkiselfotonikteknikhar betydande nackdelar i stad-till-stadsregionala och långdistansproduktapplikationer. I verkligheten är det motsatta emellertid sant. I lågkostnad, kortdistans, högavkastningsapplikationer, vertikal kavitetsytemitterande laser (VCSEL) ochdirektmodulerad laser (DML -laser): Direkt modulerad laser utgör ett enormt konkurrenstryck, och svagheten i kiselbaserad fotonisk teknik som inte lätt kan integrera lasrar har blivit en betydande nackdel. Däremot, i tunnelbanan, långväga applikationer, på grund av preferensen för att integrera kiselfotonikteknik och digital signalbehandling (DSP) tillsammans (som ofta är i miljöer med hög temperatur), är det mer fördelaktigt att separera lasern. Dessutom kan sammanhängande detekteringsteknologi kompensera för bristerna i kiselfotoniktekniken till stor del, till exempel problemet att den mörka strömmen är mycket mindre än den lokala oscillatorfotoledningen. Samtidigt är det också fel att tro att en stor mängd skivkapacitet behövs för att täcka mask- och utvecklingskostnader, eftersom Silicon Photonics -teknik använder nodstorlekar som är mycket större än de mest avancerade kompletterande metalloxid -halvledarna (CMO), så de nödvändiga maskerna och produktionskörningarna är relativt billiga.