Sammenligning af fotoniske integrerede kredsløbsmaterialesystemer

Sammenligning af fotoniske integrerede kredsløbsmaterialesystemer
Figur 1 viser en sammenligning af to materialesystemer, indiumfosfor (InP) og silicium (Si). Indiums sjældenhed gør InP til et dyrere materiale end Si. Fordi siliciumbaserede kredsløb involverer mindre epitaksial vækst, er udbyttet af siliciumbaserede kredsløb normalt højere end af InP-kredsløb. I siliciumbaserede kredsløb bruges germanium (Ge), som normalt kun bruges iFotodetektor(lysdetektorer), kræver epitaksial vækst, mens selv passive bølgeledere i InP-systemer skal fremstilles ved epitaksial vækst. Epitaksial vækst har en tendens til at have en højere defektdensitet end enkeltkrystalvækst, f.eks. fra en krystalbarre. InP-bølgeledere har kun høj brydningsindekskontrast i transversal, mens siliciumbaserede bølgeledere har høj brydningsindekskontrast i både transversal og longitudinal, 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 det. Som et resultat er InP-materialesystemer overlegne med hensyn til lasereffektivitet. De intrinsiske oxider i InP-systemer er ikke så stabile og robuste som de intrinsiske oxider af Si, siliciumdioxid (SiO2). Silicium er et stærkere materiale end InP, hvilket tillader brugen af ​​større waferstørrelser, dvs. fra 300 mm (snart opgraderet til 450 mm) sammenlignet med 75 mm i InP. InPmodulatorerafhænger normalt 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.

Siliciumfotonikteknologi anses generelt kun for at være egnet til billige produkter med kort rækkevidde og stor volumen (mere end 1 million enheder om året). Dette skyldes, at det er bredt accepteret, at der kræves en stor mængde waferkapacitet for at sprede maske- og udviklingsomkostninger, og atsilicium fotonik teknologihar betydelige ulemper med hensyn til ydeevne i regionale og langdistanceprodukter fra by til by. I virkeligheden er det modsatte dog tilfældet. I billige, kortdistance- og højtydende applikationer er vertikal kavitetsoverfladeemitterende laser (VCSEL) ogdirekte moduleret laser (DML-laser) : Direkte modulerede lasere udgør et enormt konkurrencepres, og svagheden ved siliciumbaseret fotonisk teknologi, der ikke let kan integrere lasere, er blevet en betydelig ulempe. I modsætning hertil er det i storby- og langdistanceapplikationer mere fordelagtigt at adskille laseren på grund af præferencen for at integrere siliciumfotonisk teknologi og digital signalbehandling (DSP) sammen (hvilket ofte er tilfældet i miljøer med høje temperaturer). Derudover kan kohærent detektionsteknologi i vid udstrækning kompensere for manglerne ved siliciumfotonisk teknologi, såsom problemet med, at mørkestrømmen er meget mindre end den lokale oscillators fotostrøm. Samtidig er det også forkert at tro, at der er behov for en stor mængde waferkapacitet til at dække maske- og udviklingsomkostninger, fordi siliciumfotonisk teknologi bruger nodestørrelser, der er meget større end de mest avancerede komplementære metaloxidhalvledere (CMOS), så de nødvendige masker og produktionskørsler er relativt billige.