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, l'indi, el fòsfor (InP) i el 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 superior al dels circuits d'InP. En els circuits basats en silici, el germani (Ge), que normalment només s'utilitza enFotodetector(detectors de llum), requereix un creixement epitaxial, mentre que en els sistemes d'InP, fins i tot les guies d'ona passives s'han de preparar mitjançant un creixement epitaxial. El creixement epitaxial tendeix a tenir una densitat de defectes més alta que el creixement d'un monocristall, com ara a partir d'un lingot de cristall. Les guies d'ona d'InP tenen un contrast d'índex de refracció elevat només en transversal, mentre que les guies d'ona basades en silici tenen un contrast d'índex de refracció elevat tant en transversal com en longitudinal, cosa que permet als dispositius basats en silici aconseguir radis de flexió més petits i altres estructures més compactes. L'InGaAsP té un interval de banda directe, mentre que el Si i el Ge no. Com a resultat, els sistemes de materials InP són superiors pel que fa a l'eficiència del làser. Els òxids intrínsecs dels sistemes InP no són tan estables i robustos com els òxids intrínsecs del Si, el diòxid de silici (SiO2). El silici és un material més fort que l'InP, cosa que permet l'ús de mides de làmines més grans, és a dir, des de 300 mm (aviat s'actualitzarà a 450 mm) en comparació amb els 75 mm de l'InP. InPmoduladorsnormalment depenen de l'efecte Stark confinat quànticament, 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.

La tecnologia fotònica de silici generalment es considera només adequada per a productes de baix cost, curt abast i gran volum (més d'1 milió de peces a l'any). Això es deu al fet que s'accepta àmpliament que es requereix una gran capacitat d'oblia per distribuir els costos de màscara i desenvolupament, i quetecnologia fotònica de silicité desavantatges significatius de rendiment en aplicacions de productes regionals i de llarga distància de ciutat a ciutat. En realitat, però, passa el contrari. En aplicacions de baix cost, curt abast i alt rendiment, el làser d'emissió superficial de cavitat vertical (VCSEL) ilàser modulat directament (Làser DML) : el làser modulat directament representa una enorme pressió competitiva, i la debilitat de la tecnologia fotònica basada en silici, que no pot integrar fàcilment els làsers, s'ha convertit en un desavantatge significatiu. En canvi, en aplicacions metropolitanes de llarga distància, a causa de la preferència per integrar la tecnologia fotònica de silici i el processament de senyals digitals (DSP) junts (que sovint es produeix 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 erroni pensar que es necessita una gran quantitat de capacitat de l'oblia per cobrir els costos de màscara i desenvolupament, perquè la tecnologia fotònica de silici utilitza mides de node molt més grans que els semiconductors d'òxid metàl·lic complementari (CMOS) més avançats, de manera que les màscares i les tirades de producció necessàries són relativament barates.