Comparació de sistemes de materials de circuits integrats fotònics

Comparació de sistemes de materials de circuits integrats fotònics
La figura 1 mostra una comparació de dos sistemes de materials, fòsfor d'indi (InP) i silici (Si). La raresa de l'indi fa que l'InP sigui un material més car que el Si. Com que els circuits basats en silici impliquen menys creixement epitaxial, el rendiment dels circuits basats en silici sol ser més gran que el dels circuits InP. En circuits basats en silici, germani (Ge), que normalment només s'utilitzaFotodetector(detectors de llum), requereix un creixement epitaxial, mentre que en els sistemes InP, fins i tot les guies d'ones passives s'han de preparar per creixement epitaxial. El creixement epitaxial tendeix a tenir una densitat de defecte més alta que el creixement d'un cristall únic, com ara el d'un lingot de cristall. Les guies d'ones InP tenen un alt contrast d'índex de refracció només en transversal, mentre que les guies d'ones basades en silici tenen un alt contrast d'índex de refracció tant transversal com longitudinal, la qual cosa permet que els dispositius basats en silici aconsegueixin radis de flexió més petits i altres estructures més compactes. InGaAsP té una bretxa de banda directa, mentre que Si i Ge no. Com a resultat, els sistemes de materials InP són superiors en termes d'eficiència làser. Els òxids intrínsecs dels sistemes InP no són tan estables i robusts com els òxids intrínsecs de Si, diòxid de silici (SiO2). El silici és un material més resistent que l'InP, la qual cosa permet l'ús de mides d'hòsties més grans, és a dir, de 300 mm (que aviat s'actualitzarà a 450 mm) en comparació amb els 75 mm d'InP. InPmoduladorsgeneralment depenen de l'efecte Stark quàntic, que és sensible a la temperatura a causa del moviment de la vora de la banda causat per la temperatura. En canvi, la dependència de la temperatura dels moduladors basats en silici és molt petita.

En general, la tecnologia fotònica de silici només es considera adequada per a productes de baix cost, de curt abast i de gran volum (més d'1 milió de peces per any). Això es deu al fet que s'accepta àmpliament que es requereix una gran quantitat de capacitat d'hòsties per repartir els costos de màscara i desenvolupament, i quetecnologia fotònica de silicité desavantatges significatius de rendiment en aplicacions de productes regionals i de llarg recorregut de ciutat a ciutat. En realitat, però, és cert el contrari. En aplicacions de baix cost, de curt abast i d'alt rendiment, làser d'emissió de superfície de cavitat vertical (VCSEL) ilàser de modulació directa (Làser DML): el làser modulat directament suposa una pressió competitiva enorme, i la debilitat de la tecnologia fotònica basada en silici que no pot integrar fàcilment els làsers s'ha convertit en un desavantatge important. En canvi, a les aplicacions de metro, de llarga distància, a causa de la preferència per integrar la tecnologia fotònica de silici i el processament de senyal digital (DSP) junts (que sovint es troba en entorns d'alta temperatura), és més avantatjós separar el làser. A més, la tecnologia de detecció coherent pot compensar en gran mesura les deficiències de la tecnologia fotònica de silici, com ara el problema que el corrent fosc és molt més petit que el fotocorrent de l'oscil·lador local. Al mateix temps, també és incorrecte pensar que es necessita una gran quantitat de capacitat d'hòsties per cobrir els costos de màscara i desenvolupament, perquè la tecnologia fotònica de silici utilitza mides de nodes molt més grans que els semiconductors d'òxid metàl·lic complementari (CMOS) més avançats. de manera que les màscares necessàries i les sèries de producció són relativament barates.