Krahasimi i sistemeve të materialeve të qarqeve të integruara fotonike

Krahasimi i sistemeve të materialeve të qarqeve të integruara fotonike
Figura 1 tregon një krahasim të dy sistemeve materiale, indium Fosfor (InP) dhe silic (Si). Rrallësia e indiumit e bën InP një material më të shtrenjtë se Si. Meqenëse qarqet me bazë silici përfshijnë më pak rritje epitaksiale, rendimenti i qarqeve me bazë silici është zakonisht më i lartë se ai i qarqeve InP. Në qarqet me bazë silici, germaniumi (Ge), i cili zakonisht përdoret vetëm nëFotodetektor(detektorë drite), kërkon rritje epitaksiale, ndërsa në sistemet InP, edhe valëpërçuesit pasivë duhet të përgatiten me anë të rritjes epitaksiale. Rritja epitaksiale tenton të ketë një dendësi më të lartë defektesh sesa rritja e një kristali të vetëm, siç është nga një shufër kristali. Valëpërçuesit InP kanë kontrast të lartë të indeksit të thyerjes vetëm në tërthor, ndërsa valëpërçuesit me bazë silici kanë kontrast të lartë të indeksit të thyerjes si në tërthor ashtu edhe në gjatësor, gjë që lejon pajisjet me bazë silici të arrijnë rreze më të vogla përkuljeje dhe struktura të tjera më kompakte. InGaAsP ka një boshllëk të drejtpërdrejtë të brezit, ndërsa Si dhe Ge jo. Si rezultat, sistemet e materialeve InP janë superiore në aspektin e efikasitetit të lazerit. Oksidet intrinsike të sistemeve InP nuk janë aq të qëndrueshme dhe të forta sa oksidet intrinsike të Si, dioksidit të silicit (SiO2). Silici është një material më i fortë se InP, duke lejuar përdorimin e madhësive më të mëdha të pllakave, dmth. nga 300 mm (së shpejti do të përmirësohet në 450 mm) krahasuar me 75 mm në InP. InPmodulatorëzakonisht varen nga efekti Stark i kufizuar nga kuanti, 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 në përgjithësi konsiderohet e përshtatshme vetëm për produkte me kosto të ulët, me rreze të shkurtër veprimi dhe me vëllim të lartë (më shumë se 1 milion copë në vit). Kjo për shkak se pranohet gjerësisht se kërkohet një sasi e madhe kapaciteti i wafer-it për të shpërndarë kostot e maskës dhe zhvillimit, dhe seteknologjia e fotonikës së silikonitka disavantazhe të konsiderueshme në performancë në aplikimet e produkteve rajonale dhe të gjata nga qyteti në qytet. Në realitet, megjithatë, e kundërta është e vërtetë. Në aplikimet me kosto të ulët, me rreze të shkurtër veprimi dhe rendiment të lartë, lazeri sipërfaqësor me zgavër vertikale (VCSEL) dhelazer me modulim të drejtpërdrejtë (Lazer DML): lazeri i moduluar drejtpërdrejt paraqet 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 aplikimet metropolitane, në distanca të gjata, për shkak të preferencës për integrimin e teknologjisë së fotonikës së silikonit dhe përpunimit të sinjalit dixhital (DSP) së bashku (që shpesh ndodh në mjedise me temperaturë të lartë), është më e dobishme të ndahet lazeri. Përveç kësaj, teknologjia e zbulimit koherent mund të kompensojë në një masë të madhe mangësitë e teknologjisë së fotonikës së silikonit, siç është problemi që rryma e errët është shumë më e vogël se fotorryma e oscilatorit lokal. Në të njëjtën kohë, është gjithashtu e gabuar të mendohet se nevojitet një sasi e madhe kapaciteti i pllakës së telave për të mbuluar kostot e maskës dhe zhvillimit, sepse teknologjia e fotonikës së silikonit përdor madhësi nyjesh që janë shumë më të mëdha se gjysmëpërçuesit më të përparuar plotësues të oksidit të metalit (CMOS), kështu që maskat dhe prodhimi i kërkuar janë relativisht të lira.