Vergelyking van fotoniese geïntegreerde stroombaanmateriaalstelsels

Vergelyking van fotoniese geïntegreerde stroombaanmateriaalstelsels
Figuur 1 toon 'n vergelyking van twee materiaalstelsels, indiumfosfor (InP) en silikon (Si). Die rariteit van indium maak InP 'n duurder materiaal as Si. Omdat silikon-gebaseerde stroombane minder epitaksiale groei behels, is die opbrengs van silikon-gebaseerde stroombane gewoonlik hoër as dié van InP-stroombane. In silikon-gebaseerde stroombane, germanium (Ge), wat gewoonlik net gebruik word inFotodetektor(ligverklikkers), vereis epitaksiale groei, terwyl in InP-stelsels, selfs passiewe golfleiers voorberei moet word deur epitaksiale groei. Epitaksiale groei is geneig om 'n hoër defekdigtheid te hê as enkelkristalgroei, soos van 'n kristalstaaf. InP-golfleiers het 'n hoë brekingsindekskontras slegs in transversale, terwyl silikon-gebaseerde golfleiers 'n hoë brekingsindekskontras in beide transversale en longitudinale het, wat silikon-gebaseerde toestelle in staat stel om kleiner buigradiusse en ander meer kompakte strukture te bereik. InGaAsP het 'n direkte bandgaping, terwyl Si en Ge nie. As gevolg hiervan is InP-materiaalstelsels beter in terme van laserdoeltreffendheid. Die intrinsieke oksiede van InP-stelsels is nie so stabiel en robuust soos die intrinsieke oksiede van Si, silikondioksied (SiO2) nie. Silikon is 'n sterker materiaal as InP, wat die gebruik van groter wafelgroottes moontlik maak, dit wil sê vanaf 300 mm (word binnekort opgegradeer na 450 mm) in vergelyking met 75 mm in InP. InPmodulatorshang gewoonlik af van die kwantum-beperkte Stark-effek, wat temperatuursensitief is as gevolg van bandrandbeweging wat deur temperatuur veroorsaak word. Daarteenoor is die temperatuurafhanklikheid van silikongebaseerde modulators baie klein.

Silikonfotonika-tegnologie word oor die algemeen beskou as slegs geskik vir laekoste-, kortafstand-, hoëvolume-produkte (meer as 1 miljoen stukke per jaar). Dit is omdat dit algemeen aanvaar word dat 'n groot hoeveelheid waferkapasiteit benodig word om masker- en ontwikkelingskoste te versprei, en datsilikon fotonika tegnologiehet aansienlike prestasie-nadele in stad-tot-stad streek- en langafstandproduktoepassings. In werklikheid is die teenoorgestelde egter waar. In laekoste-, kortafstand-, hoë-opbrengstoepassings, vertikale holte oppervlak-emitterende laser (VCSEL) endirek gemoduleerde laser (DML laser) : direk gemoduleerde laser plaas 'n groot mededingende druk, en die swakheid van silikon-gebaseerde fotoniese tegnologie wat nie maklik lasers kan integreer nie, het 'n beduidende nadeel geword. Daarteenoor, in metro-, langafstand-toepassings, as gevolg van die voorkeur vir die integrasie van silikonfotonika-tegnologie en digitale seinverwerking (DSP) saam (wat dikwels in hoë-temperatuur omgewings is), is dit meer voordelig om die laser te skei. Boonop kan koherente opsporingstegnologie in 'n groot mate die tekortkominge van silikonfotonika-tegnologie vergoed, soos die probleem dat die donkerstroom baie kleiner is as die plaaslike ossillatorfotostroom. Terselfdertyd is dit ook verkeerd om te dink dat 'n groot hoeveelheid waferkapasiteit nodig is om masker- en ontwikkelingskoste te dek, omdat silikonfotonika-tegnologie nodusgroottes gebruik wat baie groter is as die mees gevorderde komplementêre metaaloksied-halfgeleiers (CMOS), dus is die vereiste maskers en produksielopies relatief goedkoop.