Comparación de sistemas de materiais de circuítos integrados fotónicos

Comparación de sistemas de materiais de circuítos integrados fotónicos
A figura 1 mostra unha comparación de dous sistemas materiais, o fósforo de indio (InP) e o silicio (Si). A rareza do indio fai que o InP sexa un material máis caro que o Si. Debido a que os circuítos baseados en silicio implican menos crecemento epitaxial, o rendemento dos circuítos baseados en silicio adoita ser maior que o dos circuítos InP. En circuítos baseados en silicio, o xermanio (Ge), que normalmente só se usa enFotodetector(detectores de luz), require un crecemento epitaxial, mentres que nos sistemas InP, incluso as guías de ondas pasivas deben prepararse por crecemento epitaxial. O crecemento epitaxial tende a ter unha maior densidade de defectos que o crecemento de cristal único, como por exemplo nun lingote de cristal. As guías de ondas InP teñen un alto contraste de índice de refracción só en transversais, mentres que as guías de ondas baseadas en silicio teñen un alto contraste de índice de refracción tanto en transversa como en lonxitudinal, o que permite que os dispositivos baseados en silicio acaden radios de curvatura máis pequenos e outras estruturas máis compactas. InGaAsP ten unha brecha de banda directa, mentres que Si e Ge non. Como resultado, os sistemas de materiais InP son superiores en termos de eficiencia do láser. Os óxidos intrínsecos dos sistemas InP non son tan estables e robustos como os óxidos intrínsecos de Si, dióxido de silicio (SiO2). O silicio é un material máis resistente que o InP, o que permite o uso de obleas de maior tamaño, é dicir, de 300 mm (pronto se actualizará a 450 mm) fronte aos 75 mm de InP. InPmoduladoresadoitan depender do efecto Stark confinado cuántico, que é sensible á temperatura debido ao movemento do bordo da banda causado pola temperatura. Pola contra, a dependencia da temperatura dos moduladores baseados en silicio é moi pequena.

A tecnoloxía fotónica de silicio é xeralmente considerada só axeitada para produtos de baixo custo, de curto alcance e de gran volume (máis de 1 millón de pezas ao ano). Isto débese a que é amplamente aceptado que se require unha gran cantidade de capacidade de obleas para repartir os custos de máscara e desenvolvemento, e quetecnoloxía fotónica de silicioten importantes desvantaxes de rendemento nas aplicacións de produtos rexionais e de longa distancia de cidade a cidade. En realidade, con todo, é certo o contrario. En aplicacións de baixo custo, curto alcance e alto rendemento, láser de emisión superficial de cavidade vertical (VCSEL) eláser de modulación directa (Láser DML): o láser modulado directamente supón unha enorme presión competitiva e a debilidade da tecnoloxía fotónica baseada en silicio que non pode integrar facilmente os láseres converteuse nunha desvantaxe importante. Pola contra, nas aplicacións de metro, de longa distancia, debido á preferencia por integrar a tecnoloxía fotónica de silicio e o procesamento de sinal dixital (DSP) xuntos (que adoita ser en ambientes de alta temperatura), é máis vantaxoso separar o láser. Ademais, a tecnoloxía de detección coherente pode compensar en gran medida as deficiencias da tecnoloxía fotónica de silicio, como o problema de que a corrente escura é moito menor que a fotocorrente do oscilador local. Ao mesmo tempo, tamén é erróneo pensar que se necesita unha gran cantidade de capacidade de oblea para cubrir os custos de máscara e desenvolvemento, porque a tecnoloxía fotónica de silicio usa tamaños de nodos moito maiores que os semicondutores complementarios de óxido metálico (CMOS) máis avanzados. polo que as máscaras e as tiradas de produción necesarias son relativamente baratas.