Krahasimi i sistemeve materiale të qarkut të integruar fotonik

Krahasimi i sistemeve materiale të qarkut të integruar fotonik
Figura 1 tregon një krahasim të dy sistemeve materiale, indium fosfor (InP) dhe silikon (Si). Rrallësia e indiumit e bën InP një material më të shtrenjtë se Si. Për shkak se qarqet me bazë silikoni përfshijnë më pak rritje epitaksiale, rendimenti i qarqeve me bazë silikoni është zakonisht më i lartë se ai i qarqeve InP. Në qarqet me bazë silikoni, germanium (Ge), i cili zakonisht përdoret vetëm nëFotodetektor(detektorë të dritës), kërkon rritje epitaksiale, ndërsa në sistemet InP, edhe valëdhënësit pasivë duhet të përgatiten nga rritja epitaksiale. Rritja epitaksiale ka tendencë të ketë një densitet më të lartë të defektit sesa rritja me një kristal, si p.sh. nga një shufër kristali. Drejtuesit e valëve InP kanë kontrast të lartë të indeksit të thyerjes vetëm në tërthor, ndërsa përcjellësit me bazë silikoni kanë kontrast të lartë të indeksit të thyerjes si në tërthor ashtu edhe në gjatësi, gjë që lejon pajisjet me bazë silikoni të arrijnë rreze më të vogla përkuljeje dhe struktura të tjera më kompakte. InGaAsP ka një hendek të drejtpërdrejtë në brez, ndërsa Si dhe Ge jo. Si rezultat, sistemet e materialeve InP janë superiore për sa i përket efikasitetit të lazerit. Oksidet e brendshme të sistemeve InP nuk janë aq të qëndrueshme dhe të forta sa oksidet e brendshme të Si, dioksidi i silikonit (SiO2). Siliconi është një material më i fortë se InP, duke lejuar përdorimin e madhësive më të mëdha të vaferës, pra nga 300 mm (së shpejti do të përmirësohet në 450 mm) krahasuar me 75 mm në InP. Në Pmodulatorëtzakonisht varen nga efekti Stark i kufizuar kuantik, i cili është i ndjeshëm ndaj temperaturës për shkak të lëvizjes së skajit të brezit të shkaktuar nga temperatura. Në të kundërt, varësia nga temperatura e modulatorëve me bazë silikoni është shumë e vogël.

Teknologjia e fotonikës së silikonit përgjithësisht konsiderohet e përshtatshme vetëm për produkte me kosto të ulët, me rreze të shkurtër dhe me vëllim të lartë (më shumë se 1 milion copë në vit). Kjo është për shkak se pranohet gjerësisht se një sasi e madhe kapaciteti vaferi kërkohet për të përhapur kostot e maskës dhe zhvillimit, dhe seteknologji fotonike silikonika disavantazhe të konsiderueshme të performancës në aplikimet rajonale të produkteve nga qytet në qytet dhe në distanca të gjata. Në realitet, megjithatë, e kundërta është e vërtetë. Në aplikimet me kosto të ulët, me rreze të shkurtër, me rendiment të lartë, lazer vertikal me sipërfaqe të zgavrës (VCSEL) dhelazer i moduluar direkt (Lazer DML) : lazeri i moduluar drejtpërdrejt përbën një presion të madh konkurrues dhe dobësia e teknologjisë fotonike me bazë silikoni që nuk mund të integrojë lehtësisht lazerët është bërë një disavantazh i rëndësishëm. Në të kundërt, në metro, aplikacionet në distanca të gjata, për shkak të preferencës për integrimin e teknologjisë së fotonikës së silikonit dhe përpunimit dixhital të sinjalit (DSP) së bashku (që shpesh ndodh në mjedise me temperaturë të lartë), është më e dobishme të ndahet lazeri. Për më tepër, teknologjia koherente e zbulimit mund të plotësojë mangësitë e teknologjisë së fotonikës së silikonit në një masë të madhe, siç është problemi që rryma e errët është shumë më e vogël se fotorryma e oshilatorit lokal. Në të njëjtën kohë, është gjithashtu e gabuar të mendohet se nevojitet një sasi e madhe kapaciteti vaferi për të mbuluar kostot e maskës dhe zhvillimit, sepse teknologjia e fotonikës së silikonit përdor madhësi të nyjeve që janë shumë më të mëdha se gjysmëpërçuesit më të avancuar plotësues të oksidit metalik (CMOS). kështu që maskat e kërkuara dhe programet e prodhimit janë relativisht të lira.