Fotonikus integrált áramköri anyagrendszerek összehasonlítása

Fotonikus integrált áramköri anyagrendszerek összehasonlítása
Az 1. ábra két anyagrendszer, az indium-foszfor (InP) és a szilícium (Si) összehasonlítását mutatja. Az indium ritkasága miatt az InP drágább anyag, mint a Si. Mivel a szilícium alapú áramkörök kevésbé epitaxiális növekedéssel járnak, a szilícium alapú áramkörök hozama általában magasabb, mint az InP áramköröké. A szilícium alapú áramkörökben a germánium (Ge), amelyet általában csak azokban használnakFotódetektor(fényérzékelők), epitaxiális növekedést igényel, míg az InP rendszerekben még a passzív hullámvezetőket is epitaxiális növekedéssel kell előállítani. Az epitaxiális növekedés általában nagyobb hibasűrűséggel rendelkezik, mint az egykristálynövekedés, például egy kristályrúdból. Az InP hullámvezetők törésmutató-kontrasztja csak keresztirányban magas, míg a szilícium alapú hullámvezetők törésmutató-kontrasztja mind keresztirányban, mind hosszanti irányban, ami lehetővé teszi a szilícium alapú eszközök kisebb hajlítási sugarak és más kompaktabb szerkezetek elérését. Az InGaAsP közvetlen sávszélességgel rendelkezik, míg az Si és Ge nem. Ennek eredményeként az InP anyagrendszerek jobbak a lézerhatékonyság tekintetében. Az InP rendszerek belső oxidjai nem olyan stabilak és robusztusak, mint a Si belső oxidjai, a szilícium-dioxid (SiO2). A szilícium erősebb anyag, mint az InP, lehetővé téve nagyobb méretű lapkák használatát, azaz 300 mm-ről (hamarosan 450 mm-re bővítjük), szemben az InP 75 mm-es méretével. InPmodulátorokáltalában a kvantumkorlátozott Stark-effektustól függenek, amely a hőmérséklet okozta sávszélmozgás miatt hőmérséklet-érzékeny. Ezzel szemben a szilícium alapú modulátorok hőmérsékletfüggése nagyon kicsi.

A szilícium fotonikai technológiát általában csak alacsony költségű, kis hatótávolságú, nagy volumenű (évente több mint 1 millió darab) termékekhez tartják alkalmasnak. Ennek az az oka, hogy széles körben elfogadott, hogy nagy ostyakapacitás szükséges a maszk- és fejlesztési költségek szétterítéséhez, és ezszilícium fotonika technológiajelentős teljesítményhátrányokkal rendelkezik a városok közötti regionális és hosszú távú termékalkalmazásokban. A valóságban azonban ennek az ellenkezője igaz. Olcsó, kis hatótávolságú, nagy hozamú alkalmazásokban a függőleges üreges felületkibocsátó lézer (VCSEL) ill.direkt modulált lézer (DML lézer) : a közvetlenül modulált lézer óriási versenynyomást jelent, és jelentős hátrányt jelent a szilícium alapú fotonikus technológia gyengesége, amely nem tudja könnyen integrálni a lézereket. Ezzel szemben a metró, távolsági alkalmazásokban a szilíciumfotonikai technológia és a digitális jelfeldolgozás (DSP) együttes integrálása miatt (ami gyakran magas hőmérsékletű környezetben történik), előnyösebb a lézer szétválasztása. Emellett a koherens detektálási technológia nagymértékben pótolhatja a szilíciumfotonikai technológia hiányosságait, például azt a problémát, hogy a sötétáram sokkal kisebb, mint a helyi oszcillátor fotoáram. Ugyanakkor téves azt gondolni, hogy a maszk- és fejlesztési költségek fedezéséhez nagy szeletkapacitásra van szükség, mivel a szilícium-fotonikai technológia a legfejlettebb komplementer fém-oxid félvezetőknél (CMOS) jóval nagyobb csomópontméreteket használ. így a szükséges maszkok és gyártási sorozatok viszonylag olcsók.