Vergelijking van fotonische systemen geïntegreerd circuitmateriaal

Vergelijking van fotonische systemen geïntegreerd circuitmateriaal
Figuur 1 toont een vergelijking van twee materiaalsystemen, indiumfosfor (INP) en silicium (SI). De zeldzaamheid van Indium maakt INP een duurder materiaal dan SI. Omdat op silicium gebaseerde circuits minder epitaxiale groei met zich meebrengen, is de opbrengst van op silicium gebaseerde circuits meestal hoger dan die van INP-circuits. In op siliconen gebaseerde circuits, germanium (GE), die meestal alleen wordt gebruikt inFotodetector(lichte detectoren), vereist epitaxiale groei, terwijl in INP -systemen zelfs passieve golfgeleiders moeten worden voorbereid door epitaxiale groei. Epitaxiale groei heeft de neiging een hogere defectdichtheid te hebben dan enkele kristalgroei, zoals van een kristal -ingot. Inp-golfgeleiders hebben een hoog brekingsindexcontrast alleen in transversale, terwijl op silicium gebaseerde golfgeleiders een hoog brekingsindexcontrast hebben in zowel transversale als longitudinale, waardoor apparaten op basis van silicium kleinere buigstralen en andere compactere structuren kunnen bereiken. Ingaasp heeft een directe band gap, terwijl SI en GE niet doen. Als gevolg hiervan zijn INP -materiaalsystemen superieur in termen van laserefficiëntie. De intrinsieke oxiden van INP -systemen zijn niet zo stabiel en robuust als de intrinsieke oxiden van Si, siliciumdioxide (SiO2). Silicium is een sterker materiaal dan INP, waardoor het gebruik van grotere wafingsgroottes, dwz van 300 mm (binnenkort wordt opgewaardeerd tot 450 mm) mogelijk maakt in vergelijking met 75 mm in Inp. InperenmodulatorenMeestal hangt af van het kwantum-geconfinieerde Stark-effect, dat temperatuurgevoelig is vanwege de bandrandbeweging veroorzaakt door temperatuur. De temperatuurafhankelijkheid van op siliconen gebaseerde modulatoren is daarentegen erg klein.

Siliconenfotonica-technologie wordt over het algemeen alleen geschikt geacht voor goedkope, korte-afstands-, hoog-volume producten (meer dan 1 miljoen stuks per jaar). Dit komt omdat het algemeen wordt geaccepteerd dat een grote hoeveelheid wafelcapaciteit nodig is om masker- en ontwikkelingskosten te verspreiden, en datSiliconen fotonica -technologieheeft aanzienlijke prestaties in de regionale en langeafstand van stad-tot-stad producttoepassingen. In werkelijkheid is het tegenovergestelde echter waar. In goedkope, korte-afstands, hoogrententietoepassingen, verticale holte oppervlakte-emitterende laser (VCSEL) endirect gemoduleerde laser (DML -laser): direct gemoduleerde laser vormt een enorme concurrentiedruk en de zwakte van op silicium gebaseerde fotonische technologie die lasers niet gemakkelijk kan integreren, is een aanzienlijk nadeel geworden. In metro daarentegen, langeafstandstoepassingen, vanwege de voorkeur voor de integratie van siliciumfotonica-technologie en digitale signaalverwerking (DSP) samen (wat vaak in omgevingen op hoge temperatuur is), is het voordeliger om de laser te scheiden. Bovendien kan coherente detectietechnologie de tekortkomingen van siliciumfotonica -technologie in grote mate goedmaken, zoals het probleem dat de donkere stroom veel kleiner is dan de lokale oscillator -fotostroom. Tegelijkertijd is het ook verkeerd om te denken dat een grote hoeveelheid wafelcapaciteit nodig is om masker- en ontwikkelingskosten te dekken, omdat siliciumfotonica -technologie knooppuntgroottes gebruikt die veel groter zijn dan de meest geavanceerde complementaire metaaloxide -halfgeleiders (CMO's), dus de vereiste maskers en productieruns zijn relatief goedkoop.