Сравнение на материални системи с фотонни интегрални схеми

Сравнение на материални системи с фотонни интегрални схеми
Фигура 1 показва сравнение на две материални системи, индий фосфор (InP) и силиций (Si). Редкостта на индия прави InP по-скъп материал от Si. Тъй като базираните на силиций вериги включват по-малко епитаксиален растеж, добивът на базираните на силиций вериги обикновено е по-висок от този на InP веригите. В схеми на базата на силиций германий (Ge), който обикновено се използва само вФотодетектор(светлинни детектори), изисква епитаксиален растеж, докато в InP системите дори пасивните вълноводи трябва да бъдат подготвени чрез епитаксиален растеж. Епитаксиалният растеж има тенденция да има по-висока плътност на дефектите, отколкото растежът на единичен кристал, като например от кристален слитък. InP вълноводите имат висок контраст на индекса на пречупване само в напречно, докато базираните на силиций вълноводи имат висок контраст на индекса на пречупване както в напречно, така и в надлъжно, което позволява на базираните на силиций устройства да постигнат по-малки радиуси на огъване и други по-компактни структури. InGaAsP има директна забранена лента, докато Si и Ge не. В резултат на това InP материалните системи са по-добри по отношение на лазерната ефективност. Вътрешните оксиди на InP системите не са толкова стабилни и здрави като присъщите оксиди на Si, силициев диоксид (SiO2). Силицият е по-здрав материал от InP, което позволява използването на по-големи размери на пластини, т.е. от 300 mm (скоро ще бъде надстроен до 450 mm) в сравнение със 75 mm в InP. InPмодулаториобикновено зависят от квантово ограничен ефект на Старк, който е чувствителен към температурата поради движението на ръба на лентата, причинено от температурата. За разлика от това, температурната зависимост на базираните на силиций модулатори е много малка.

Технологията на силициевата фотоника обикновено се счита за подходяща само за евтини продукти с малък обхват и голям обем (повече от 1 милион броя на година). Това е така, защото е широко прието, че е необходим голям капацитет на вафли за разпространение на маска и разходи за разработка, и четехнология на силициева фотоникаима значителни недостатъци в производителността при регионални и далечни продуктови приложения от град до град. В действителност обаче е точно обратното. В евтини приложения с малък обсег и висока производителност лазерът с повърхностно излъчване с вертикална кухина (VCSEL) идиректно модулиран лазер (DML лазер) : директно модулираният лазер създава огромен конкурентен натиск и слабостта на базираната на силиций фотонна технология, която не може лесно да интегрира лазери, се превърна в значителен недостатък. За разлика от това, в метрото, приложенията на дълги разстояния, поради предпочитанието за интегриране на силициева фотонна технология и цифрова обработка на сигнала (DSP) заедно (което често е в среда с висока температура), е по-изгодно да се раздели лазерът. В допълнение, технологията за кохерентно откриване може да компенсира до голяма степен недостатъците на технологията на силициевата фотоника, като например проблема, че тъмният ток е много по-малък от фототока на локалния осцилатор. В същото време също е погрешно да се мисли, че е необходим голям капацитет на пластината, за да се покрият разходите за маска и разработка, тъй като технологията на силициевата фотоника използва размери на възли, които са много по-големи от най-модерните комплементарни металооксидни полупроводници (CMOS), така че необходимите маски и производствени серии са сравнително евтини.