مقایسه سیستمهای مواد مدار مدار یکپارچه فوتونی

مقایسه سیستمهای مواد مدار مدار یکپارچه فوتونی
شکل 1 مقایسه دو سیستم ماده ، فسفر ایندیم (INP) و سیلیکون (SI) را نشان می دهد. نادر بودن Indium باعث می شود INP ماده ای گران تر از SI باشد. از آنجا که مدارهای مبتنی بر سیلیکون شامل رشد اپیتاکسیال کمتری هستند ، عملکرد مدارهای مبتنی بر سیلیکون معمولاً بالاتر از مدارهای INP است. در مدارهای مبتنی بر سیلیکون ، ژرمانیوم (GE) ، که معمولاً فقط در آن استفاده می شوددستگاه نوری(ردیاب های سبک) ، نیاز به رشد اپیتاکسیال دارد ، در حالی که در سیستم های INP ، حتی موجبرهای منفعل باید با رشد اپیتاکسیال تهیه شوند. رشد اپیتاکسیال تمایل به چگالی نقص بالاتری نسبت به رشد کریستال تک ، مانند یک شمش کریستالی دارد. موجبرهای INP دارای کنتراست ضریب شکست بالا تنها در عرضی هستند ، در حالی که موجبرهای مبتنی بر سیلیکون دارای کنتراست ضریب شکست بالا در هر دو عرضی و طولی هستند ، که به دستگاه های مبتنی بر سیلیکون اجازه می دهد تا به شعاع خمشی کوچکتر و سایر ساختارهای جمع و جور تر دست یابند. INGAASP شکاف باند مستقیم دارد ، در حالی که SI و GE این کار را نمی کنند. در نتیجه ، سیستم های مواد INP از نظر کارایی لیزر برتر هستند. اکسیدهای ذاتی سیستم های INP به اندازه اکسیدهای ذاتی Si ، دی اکسید سیلیکون (SIO2) پایدار و قوی نیستند. سیلیکون یک ماده قوی تر از INP است و امکان استفاده از اندازه های ویفر بزرگتر ، یعنی از 300 میلی متر (به زودی به 450 میلی متر ارتقا می یابد) در مقایسه با 75 میلی متر در INP. درپتعدیل کننده هامعمولاً به اثر استارک کوانتومی بستگی دارد ، که به دلیل حرکت لبه باند ناشی از دما ، حساس به دما است. در مقابل ، وابستگی دما از تعدیل کننده های مبتنی بر سیلیکون بسیار اندک است.

فناوری فوتونیک سیلیکون به طور کلی فقط برای محصولات کم هزینه ، کوتاه و با حجم بالا (بیش از 1 میلیون قطعه در سال) مناسب است. این امر به این دلیل است که به طور گسترده ای پذیرفته شده است که مقدار زیادی از ظرفیت ویفر برای گسترش هزینه های ماسک و توسعه لازم است و آنفناوری فوتونیک سیلیکوندارای معایب عملکرد قابل توجهی در برنامه های محصول منطقه ای و مسافت طولانی در شهر به شهر است. با این حال ، در واقعیت ، برعکس درست است. در کاربردهای کم هزینه ، کوتاه ، با بازده بالا ، لیزر سایبان سطح حفره عمودی (VCSEL) ولیزر با تعدیل مستقیم (لیزر DML): لیزر به طور مستقیم تعدیل شده فشار رقابتی بزرگی را به وجود می آورد ، و ضعف فناوری فوتونی مبتنی بر سیلیکون که به راحتی نمی توانند لیزرها را ادغام کنند ، به یک نقطه ضعف قابل توجه تبدیل شده است. در مقابل ، در مترو ، برنامه های از راه دور ، به دلیل اولویت برای ادغام فناوری فوتونیک سیلیکون و پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) در کنار هم (که اغلب در محیط های درجه حرارت بالا قرار دارد) ، جدا کردن لیزر سودمندتر است. علاوه بر این ، فناوری تشخیص منسجم می تواند کاستی های فناوری فوتونیک سیلیکون را تا حد زیادی تشکیل دهد ، مانند مشکلی که جریان تاریک بسیار کوچکتر از نوسان ساز محلی است. در عین حال ، همچنین اشتباه است که فکر کنیم مقدار زیادی از ظرفیت ویفر برای تأمین هزینه ماسک و هزینه های توسعه لازم است ، زیرا فناوری فوتونیک سیلیکون از اندازه گره ها استفاده می کند که بسیار بزرگتر از پیشرفته ترین نیمه هادی های اکسید فلزی مکمل (CMO) است ، بنابراین ماسک های مورد نیاز و تولید نسبتاً ارزان هستند.