Paghahambing ng mga sistema ng materyal na photonic integrated circuit

Paghahambing ng mga sistema ng materyal na photonic integrated circuit
Ipinapakita ng Figure 1 ang paghahambing ng dalawang sistema ng materyal, ang indium Phosphorus (InP) at silicon (Si). Ang pambihira ng indium ay ginagawang mas mahal ang InP kaysa sa Si. Dahil ang mga silicon-based circuit ay may mas kaunting epitaxial growth, ang ani ng mga silicon-based circuit ay karaniwang mas mataas kaysa sa mga InP circuit. Sa mga silicon-based circuit, ang germanium (Ge), na karaniwang ginagamit lamang saPhotodetector(mga detektor ng liwanag), ay nangangailangan ng epitaxial growth, habang sa mga InP system, kahit ang mga passive waveguide ay dapat ihanda sa pamamagitan ng epitaxial growth. Ang epitaxial growth ay may posibilidad na magkaroon ng mas mataas na defect density kaysa sa single crystal growth, tulad ng mula sa isang crystal ingot. Ang mga InP waveguide ay may mataas na refractive index contrast lamang sa transverse, habang ang mga silicon-based waveguide ay may mataas na refractive index contrast sa parehong transverse at longitudinal, na nagbibigay-daan sa mga silicon-based device na makamit ang mas maliit na bending radii at iba pang mas compact na istruktura. Ang InGaAsP ay may direktang band gap, habang ang Si at Ge ay wala. Bilang resulta, ang mga InP material system ay nakahihigit sa mga tuntunin ng laser efficiency. Ang mga intrinsic oxide ng mga InP system ay hindi kasing-stable at kasing-tibay ng mga intrinsic oxide 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 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 band edge na dulot ng temperatura. Sa kabaligtaran, ang pagdepende sa temperatura ng mga silicon-based modulator ay napakaliit.

Ang teknolohiyang Silicon photonics ay karaniwang itinuturing na angkop lamang para sa mga produktong mababa ang gastos, maikli ang saklaw, at marami ang volume (mahigit sa 1 milyong piraso bawat taon). Ito ay dahil malawakang tinatanggap na ang isang malaking kapasidad ng wafer ay kinakailangan upang maibahagi ang mga gastos sa maskara at pagpapaunlad, at iyonteknolohiya ng silikon na potonikaay may mga makabuluhang disbentaha sa pagganap sa mga aplikasyon ng produktong pang-rehiyon at pangmatagalan mula lungsod patungo sa lungsod. Gayunpaman, sa katotohanan, ang kabaligtaran ang totoo. Sa mga aplikasyon na mababa ang gastos, maikli ang saklaw, at mataas ang ani, ang vertical cavity surface-emitting laser (VCSEL) atdirektang moduladong laser (Laser ng DML) : ang direktang modulated laser ay nagdudulot ng malaking pressure sa kompetisyon, at ang kahinaan ng teknolohiyang photonic na nakabatay sa silicon na hindi madaling maisama ang mga laser ay naging isang malaking disbentaha. Sa kabaligtaran, sa mga aplikasyon sa metro at malayuan, dahil sa kagustuhang isama ang teknolohiyang photonics ng silicon at digital signal processing (DSP) nang magkasama (na kadalasang nangyayari sa mga kapaligirang may mataas na temperatura), mas kapaki-pakinabang na paghiwalayin ang laser. Bukod pa rito, ang coherent detection technology ay maaaring makabawi sa mga pagkukulang ng teknolohiyang photonics ng silicon sa malaking lawak, tulad ng problema na ang dark current ay mas maliit kaysa sa local oscillator photocurrent. Kasabay nito, mali rin na isipin na ang isang malaking halaga ng kapasidad ng wafer ay kinakailangan upang masakop ang mga gastos sa mask at pag-develop, dahil ang teknolohiyang photonics ng silicon ay gumagamit ng mga laki ng node na mas malaki kaysa sa pinaka-advanced na complementary metal oxide semiconductors (CMOS), kaya ang mga kinakailangang mask at mga pagpapatakbo ng produksyon ay medyo mura.