Fotoninių integrinių grandynų medžiagų sistemų palyginimas

Fotoninių integrinių grandynų medžiagų sistemų palyginimas
1 paveiksle parodytas dviejų medžiagų sistemų – indžio fosforo (InP) ir silicio (Si) – palyginimas. Dėl indžio retumo InP yra brangesnė medžiaga nei Si. Kadangi silicio pagrindu sukurtose grandinėse epitaksinis augimas yra mažesnis, silicio pagrindu sukurtų grandinių išeiga paprastai yra didesnė nei InP grandinių. Silicio pagrindu sukurtose grandinėse germanis (Ge), kuris paprastai naudojamas tikFotodetektorius(šviesos detektoriai) reikalauja epitaksinio auginimo, o InP sistemose net pasyvūs bangolaidžiai turi būti paruošti epitaksinio auginimo būdu. Epitaksinis augimas paprastai pasižymi didesniu defektų tankiu nei monokristalo auginimas, pavyzdžiui, iš kristalo luito. InP bangolaidžiai turi didelį lūžio rodiklio kontrastą tik skersine kryptimi, o silicio pagrindu pagaminti bangolaidžiai turi didelį lūžio rodiklio kontrastą tiek skersine, tiek išilgine kryptimi, o tai leidžia silicio pagrindu pagamintiems įrenginiams pasiekti mažesnius lenkimo spindulius ir kitas kompaktiškesnes struktūras. InGaAsP turi tiesioginę draudžiamąją juostą, o Si ir Ge neturi. Dėl to InP medžiagų sistemos yra pranašesnės lazerio efektyvumo požiūriu. InP sistemų vidiniai oksidai nėra tokie stabilūs ir tvirti kaip Si, silicio dioksido (SiO2), vidiniai oksidai. Silicis yra stipresnė medžiaga nei InP, todėl galima naudoti didesnius plokštelių dydžius, t. y. nuo 300 mm (netrukus bus padidintas iki 450 mm), palyginti su 75 mm InP. InPmoduliatoriaipaprastai priklauso nuo kvantiniu būdu apriboto Starko efekto, kuris yra jautrus temperatūrai dėl juostos krašto judėjimo, kurį sukelia temperatūra. Priešingai, silicio pagrindu pagamintų moduliatorių priklausomybė nuo temperatūros yra labai maža.

Silicio fotonikos technologija paprastai laikoma tinkama tik nebrangiems, trumpo nuotolio, didelio masto gaminiams (daugiau nei 1 milijonas vienetų per metus). Taip yra todėl, kad plačiai pripažįstama, jog norint paskirstyti kaukių ir kūrimo išlaidas, reikia didelės plokštelės talpos ir kadsilicio fotonikos technologijaturi didelių našumo trūkumų miesto-miesto regioninių ir tolimųjų reisų produktų taikymuose. Tačiau iš tikrųjų yra priešingai. Pigiose, trumpo nuotolio, didelio našumo taikomosiose programose vertikalus rezonatorius paviršinio spinduliavimo lazeris (VCSEL) irtiesiogiai moduliuojamas lazeris (DML lazeris): tiesiogiai moduliuojamas lazeris kelia didžiulį konkurencinį spaudimą, o silicio pagrindu veikiančios fotoninės technologijos, kuri negali lengvai integruoti lazerių, silpnybė tapo reikšmingu trūkumu. Priešingai, didmiesčių ir tolimojo nuotolio taikymuose, dėl pirmenybės integruoti silicio fotonikos technologiją ir skaitmeninį signalo apdorojimą (DSP) (kuris dažnai vyksta aukštoje temperatūroje), lazerį yra naudingiau atskirti. Be to, koherentinio aptikimo technologija gali didele dalimi kompensuoti silicio fotonikos technologijos trūkumus, pavyzdžiui, problemą, kad tamsioji srovė yra daug mažesnė už vietinio osciliatoriaus fotosrovę. Tuo pačiu metu klaidinga manyti, kad reikia didelės plokštelės talpos, kad būtų padengtos kaukių ir kūrimo išlaidos, nes silicio fotonikos technologijoje naudojami mazgų dydžiai, kurie yra daug didesni nei pažangiausiuose komplementariuose metalo oksido puslaidininkiuose (CMOS), todėl reikalingos kaukės ir gamybos etapai yra gana pigūs.