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, fósforo indio (INP) e silicio (SI). A rareza de Indium fai que INP sexa un material máis caro que SI. Debido a que os circuítos a base de silicio implican un crecemento menos epitaxial, o rendemento de circuítos a base de silicio normalmente é superior ao dos circuítos INP. En circuítos a base de silicio, xermanio (GE), que normalmente só se usa enFotodetector(Detectores de luz), require un crecemento epitaxial, mentres que nos sistemas INP, incluso os guías de onda pasivas deben prepararse mediante un crecemento epitaxial. O crecemento epitaxial tende a ter unha maior densidade de defectos que o crecemento dun cristal único, como por exemplo a partir dun lingote de cristal. As guías de onda INP teñen un alto contraste de índice de refracción só en transversal, mentres que as guías de onda a base de silicio teñen un alto contraste de índice de refracción tanto en transversal como lonxitudinal, o que permite que os dispositivos a base de silicio obteñan radios de flexión máis pequenos e outras estruturas máis compactas. INGAASP ten unha brecha directa de banda, mentres que Si e GE non. Como resultado, os sistemas de materiais INP son superiores en termos de eficiencia 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 forte que o INP, permitindo o uso de tamaños de oblea máis grandes, é dicir, de 300 mm (pronto se actualizará a 450 mm) fronte aos 75 mm en INP. INPModuladoresNormalmente depende do efecto Stark confinado cuántico, que é sensible á temperatura debido ao movemento do bordo da banda causado pola temperatura. En contraste, a dependencia da temperatura dos moduladores a base de silicio é moi pequena.

A tecnoloxía de fotónica de silicio normalmente considérase só adecuada para produtos de baixo custo, de curto alcance e de alto volume (máis dun millón de pezas ao ano). Isto débese a que se acepta amplamente que se necesite unha gran cantidade de capacidade de oblea para difundir os custos de máscara e desenvolvemento, e isoTecnoloxía de fotónica de silicioten importantes desvantaxes de rendemento nas aplicacións de produtos rexionais e de longa distancia. En realidade, con todo, o contrario é certo. En aplicacións de baixo custo, de curto alcance e de alto rendemento, láser emisor de superficie vertical (VCSEL) eLáser modulado directo (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 significativa. En contraste, en metro, aplicacións de longa distancia, debido á preferencia por integrar a tecnoloxía de fotónica de silicio e o procesamento de sinal dixital (DSP) xuntos (que adoita estar en ambientes de alta temperatura), é máis vantaxoso separar o láser. Ademais, a tecnoloxía de detección coherente pode compensar en gran medida as carencias da tecnoloxía de fotónica de silicio, como o problema de que a corrente escura é moito menor que o fotocorrente dos osciladores locais. Ao mesmo tempo, tamén é incorrecto pensar que se necesita unha gran cantidade de capacidade de oblea para cubrir os custos de máscara e desenvolvemento, porque a tecnoloxía de fotónica de silicio usa tamaños de nodos moito maiores que os semicondutores de óxido metálico máis avanzados (CMOS), polo que as máscaras e as corracións de produción necesarias son relativamente baratas.