Vergelyking van fotoniese geïntegreerde stroombaanmateriaalstelsels

Vergelyking van fotoniese geïntegreerde stroombaanmateriaalstelsels
Figuur 1 toon 'n vergelyking van twee materiaalstelsels, indium Fosfor (InP) en silikon (Si). Die seldsaamheid 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 word germanium (Ge), wat gewoonlik slegs gebruik word inFotodetektor(ligdetektors), vereis epitaksiale groei, terwyl selfs passiewe golfgidse in InP-stelsels deur epitaksiale groei voorberei moet word. Epitaksiale groei is geneig om 'n hoër defekdigtheid te hê as enkelkristalgroei, soos van 'n kristalstaaf. InP-golfgidse het slegs 'n hoë brekingsindekskontras in transversaal, terwyl silikon-gebaseerde golfgidse 'n hoë brekingsindekskontras in beide transversaal en longitudinaal het, wat silikon-gebaseerde toestelle toelaat om kleiner buigradius en ander meer kompakte strukture te bereik. InGaAsP het 'n direkte bandgaping, terwyl Si en Ge nie het nie. Gevolglik 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 wafergroottes moontlik maak, d.w.s. vanaf 300 mm (binnekort opgegradeer na 450 mm) in vergelyking met 75 mm in InP. InPmodulatorshang gewoonlik af van die kwantum-beperkte Stark-effek, wat temperatuurgevoelig is as gevolg van bandrandbeweging wat deur temperatuur veroorsaak word. In teenstelling hiermee is die temperatuurafhanklikheid van silikon-gebaseerde modulators baie klein.

Silikonfotonika-tegnologie word oor die algemeen as slegs geskik beskou vir laekoste-, kortafstand-, hoëvolumeprodukte (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 beduidende prestasie-nadele in stad-tot-stad streeks- en langafstandproduktoepassings. In werklikheid is die teenoorgestelde egter waar. In laekoste-, kortafstand-, hoë-opbrengs toepassings, vertikale holte-oppervlakte-emitterende laser (VCSEL) endirek-gemoduleerde laser (DML-laser) : Direk gemoduleerde lasers 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. In teenstelling hiermee, in metropolitaanse, langafstand toepassings, as gevolg van die voorkeur vir die integrasie van silikon fotonika tegnologie en digitale seinverwerking (DSP) saam (wat dikwels in hoëtemperatuuromgewings is), is dit meer voordelig om die laser te skei. Daarbenewens kan koherente opsporingstegnologie die tekortkominge van silikon fotonika tegnologie tot 'n groot mate vergoed, soos die probleem dat die donkerstroom baie kleiner is as die plaaslike ossillator fotostroom. Terselfdertyd is dit ook verkeerd om te dink dat 'n groot hoeveelheid waferkapasiteit nodig is om masker- en ontwikkelingskoste te dek, want silikon fotonika tegnologie gebruik knoopgroottes wat baie groter is as die mees gevorderde komplementêre metaaloksied halfgeleiers (CMOS), dus is die vereiste maskers en produksielopies relatief goedkoop.