Sammenligning af fotoniske integrerede kredsløbsmaterialesystemer

Sammenligning af fotoniske integrerede kredsløbsmaterialesystemer
Figur 1 viser en sammenligning af to materialesystemer, indiumfosfor (InP) og silicium (Si). Sjældenheden af ​​indium gør InP til et dyrere materiale end Si. Fordi siliciumbaserede kredsløb involverer mindre epitaksial vækst, er udbyttet af siliciumbaserede kredsløb normalt højere end for InP-kredsløb. I siliciumbaserede kredsløb, germanium (Ge), som normalt kun bruges iFotodetektor(lysdetektorer), kræver epitaksial vækst, mens i InP-systemer skal selv passive bølgeledere forberedes ved epitaksial vækst. Epitaksial vækst har en tendens til at have en højere defekttæthed end enkeltkrystalvækst, såsom fra en krystalbarre. InP-bølgeledere har høj brydningsindekskontrast kun i tværgående, mens siliciumbaserede bølgeledere har høj brydningsindekskontrast i både tværgående og langsgående, hvilket gør det muligt for siliciumbaserede enheder at opnå mindre bøjningsradier og andre mere kompakte strukturer. InGaAsP har et direkte båndgab, mens Si og Ge ikke har. Som et resultat er InP materialesystemer overlegne med hensyn til lasereffektivitet. De iboende oxider af InP-systemer er ikke så stabile og robuste som de iboende oxider af Si, siliciumdioxid (SiO2). Silicium er et stærkere materiale end InP, hvilket tillader brugen af ​​større waferstørrelser, dvs. fra 300 mm (skal snart opgraderes til 450 mm) sammenlignet med 75 mm i InP. InPmodulatorernormalt afhænge af den kvantebegrænsede Stark-effekt, som er temperaturfølsom på grund af båndkantbevægelse forårsaget af temperatur. I modsætning hertil er temperaturafhængigheden af ​​siliciumbaserede modulatorer meget lille.

Siliciumfotonik-teknologi anses generelt for kun at være egnet til billige produkter med kort rækkevidde og høj volumen (mere end 1 million stykker om året). Dette skyldes, at det er almindeligt accepteret, at der kræves en stor mængde waferkapacitet for at sprede maske- og udviklingsomkostninger, og atsilicium fotonik teknologihar betydelige ydeevne ulemper i by-til-by regionale og langdistanceprodukter. I virkeligheden er det modsatte dog sandt. I lavpris, kort rækkevidde, højtydende applikationer, vertikal hulrum overflade-emitterende laser (VCSEL) ogdirekte moduleret laser (DML laser): Direkte moduleret laser udgør et enormt konkurrencepres, og svagheden ved siliciumbaseret fotonisk teknologi, der ikke let kan integrere lasere, er blevet en væsentlig ulempe. I modsætning hertil er det i metro-, langdistanceapplikationer, på grund af præferencen for at integrere siliciumfotonikteknologi og digital signalbehandling (DSP) sammen (som ofte er i højtemperaturmiljøer), mere fordelagtigt at adskille laseren. Derudover kan kohærent detektionsteknologi i vid udstrækning råde bod på manglerne ved siliciumfotonikteknologi, såsom problemet med, at den mørke strøm er meget mindre end den lokale oscillatorfotostrøm. Samtidig er det også forkert at tro, at der er behov for en stor mængde wafer-kapacitet for at dække maske- og udviklingsomkostninger, fordi siliciumfotonikteknologi bruger nodestørrelser, der er meget større end de mest avancerede komplementære metaloxidhalvledere (CMOS), så de nødvendige masker og produktionskørsler er relativt billige.