Paghahambing ng photonic integrated circuit material system

Paghahambing ng photonic integrated circuit material system
Ipinapakita ng Figure 1 ang paghahambing ng dalawang materyal na sistema, indium Phosphorus (InP) at silicon (Si). Ang pambihira ng indium ay ginagawang mas mahal na materyal ang InP kaysa sa Si. Dahil ang mga circuit na nakabatay sa silikon ay nagsasangkot ng mas kaunting paglaki ng epitaxial, ang ani ng mga circuit na nakabatay sa silikon ay karaniwang mas mataas kaysa sa mga circuit ng InP. Sa mga circuit na nakabatay sa silicon, germanium (Ge), na kadalasang ginagamit lamang saPhotodetector(mga light detector), ay nangangailangan ng paglago ng epitaxial, habang sa mga sistema ng InP, kahit na ang mga passive waveguides ay dapat ihanda ng epitaxial growth. Ang paglago ng epitaxial ay may posibilidad na magkaroon ng mas mataas na density ng depekto kaysa sa isang paglaki ng kristal, tulad ng mula sa isang kristal na ingot. Ang InP waveguides ay may mataas na refractive index contrast lamang sa transverse, habang ang silicon-based na waveguides ay may mataas na refractive index contrast sa parehong transverse at longitudinal, na nagbibigay-daan sa mga silicone-based na device na makamit ang mas maliit na bending radii at iba pang mas compact na istruktura. Ang InGaAsP ay may direktang banda gap, habang ang Si at Ge ay wala. Bilang resulta, ang mga sistema ng materyal ng InP ay higit na mahusay sa mga tuntunin ng kahusayan ng laser. Ang mga intrinsic oxides ng InP system ay hindi kasing stable at matatag gaya ng intrinsic oxides ng Si, silicon dioxide (SiO2). Ang Silicon ay isang mas malakas na materyal kaysa sa InP, na nagpapahintulot sa paggamit ng mas malalaking sukat ng wafer, ibig sabihin, mula sa 300 mm (malapit nang ma-upgrade sa 450 mm) kumpara sa 75 mm sa InP. InPmga modulatorkaraniwang nakadepende sa quantum-confined Stark effect, na sensitibo sa temperatura dahil sa paggalaw ng gilid ng banda na dulot ng temperatura. Sa kaibahan, ang pag-asa sa temperatura ng mga modulator na nakabatay sa silikon ay napakaliit.

Ang teknolohiya ng Silicon photonics ay karaniwang itinuturing na angkop lamang para sa murang halaga, maikling hanay, mataas na dami ng mga produkto (higit sa 1 milyong piraso bawat taon). Ito ay dahil malawak na tinatanggap na ang isang malaking halaga ng kapasidad ng wafer ay kinakailangan upang maikalat ang mask at mga gastos sa pagpapaunlad, at iyonteknolohiya ng silikon na photonicsay may makabuluhang mga disadvantage sa pagganap sa city-to-city regional at long-haul na mga aplikasyon ng produkto. Sa katotohanan, gayunpaman, ang kabaligtaran ay totoo. Sa murang halaga, short-range, high-yield na mga aplikasyon, vertical cavity surface-emitting laser (VCSEL) atdirektang modulated na laser (DML laser): Ang direktang modulated na laser ay nagdudulot ng malaking mapagkumpitensyang presyon, at ang kahinaan ng teknolohiyang photonic na nakabatay sa silikon na hindi madaling pagsamahin ang mga laser ay naging isang malaking kawalan. Sa kaibahan, sa metro, mga long-distance na application, dahil sa kagustuhan para sa pagsasama ng teknolohiya ng silicon photonics at digital signal processing (DSP) nang magkasama (na madalas sa mga kapaligiran na may mataas na temperatura), mas kapaki-pakinabang na paghiwalayin ang laser. Bilang karagdagan, ang magkakaugnay na teknolohiya ng pagtuklas ay maaaring makabawi sa mga pagkukulang ng teknolohiya ng silicon photonics sa isang malaking lawak, tulad ng problema na ang madilim na kasalukuyang ay mas maliit kaysa sa lokal na oscillator photocurrent. Kasabay nito, mali rin na isipin na kailangan ng malaking halaga ng kapasidad ng wafer upang masakop ang mga gastos sa mask at pagpapaunlad, dahil ang teknolohiya ng silicon photonics ay gumagamit ng mga sukat ng node na mas malaki kaysa sa pinaka-advanced na complementary metal oxide semiconductors (CMOS), kaya medyo mura ang mga kinakailangang maskara at production run.