Параўнанне матэрыяльных сістэм фатонных інтэгральных схем

Параўнанне матэрыяльных сістэм фатонных інтэгральных схем
На малюнку 1 паказана параўнанне дзвюх матэрыяльных сістэм: індыя, фосфару (InP) і крэмнію (Si). Рэдкасць індыя робіць InP больш дарагім матэрыялам, чым Si. Паколькі схемы на аснове крэмнія прадугледжваюць меншы эпітаксіяльны рост, выхад схем на аснове крэмнія звычайна вышэйшы, чым у схем InP. У схемах на аснове крэмнію германій (Ge), які звычайна выкарыстоўваецца толькі ўФотадэтэктар(дэтэктары святла), патрабуе эпітаксіяльнага росту, у той час як у сістэмах InP нават пасіўныя хваляводы павінны быць падрыхтаваны шляхам эпітаксіяльнага росту. Эпітаксіяльны рост, як правіла, мае больш высокую шчыльнасць дэфектаў, чым рост адзінкавага крышталя, напрыклад, з крышталічнага злітка. Хвалеваводы InP маюць высокі кантраст паказчыка праламлення толькі ў папярочным кірунку, у той час як хваляводы на аснове крэмнія маюць высокі кантраст паказчыка праламлення як у папярочным, так і ў падоўжным кірунку, што дазваляе прыладам на аснове крэмнія дасягаць меншых радыусаў выгібу і іншых больш кампактных структур. InGaAsP мае прамую забароненую зону, а Si і Ge яе няма. У выніку матэрыяльныя сістэмы InP пераўзыходзяць лазерную эфектыўнасць. Уласныя аксіды сістэм InP не такія стабільныя і трывалыя, як уласныя аксіды Si, дыяксід крэмнію (SiO2). Крэмній з'яўляецца больш трывалым матэрыялам, чым InP, што дазваляе выкарыстоўваць пласціны большага памеру, напрыклад, ад 300 мм (неўзабаве будзе абноўлена да 450 мм) у параўнанні з 75 мм у InP. InPмадулятарызвычайна залежаць ад квантава-абмежаванага эфекту Старка, які адчувальны да тэмпературы з-за перамяшчэння краю паласы, выкліканага тэмпературай. Наадварот, тэмпературная залежнасць мадулятараў на аснове крэмнія вельмі малая.

Тэхналогія крамянёвай фатонікі звычайна лічыцца прыдатнай толькі для недарагіх прадуктаў малога радыусу дзеяння і вялікіх аб'ёмаў (больш за 1 мільён штук у год). Гэта адбываецца таму, што шырока прызнана, што для распаўсюджвання маскі і выдаткаў на распрацоўку патрабуецца вялікая колькасць пласцін, і штотэхналогія крэмніевай фатонікімае значныя недахопы прадукцыйнасці ў рэгіянальных і далёкіх прылажэннях прадукту ад горада да горада. На самай справе, аднак, усё наадварот. У недарагіх прылажэннях малога радыусу дзеяння з высокай прадукцыйнасцю лазер з вертыкальнай паверхняй выпраменьвання (VCSEL) ілазер з прамой мадуляцыяй (DML лазер) : непасрэдна мадуляваны лазер стварае велізарны канкурэнтны ціск, і слабасць фатоннай тэхналогіі на аснове крэмнія, якая не можа лёгка інтэграваць лазеры, стала істотным недахопам. У супрацьлегласць гэтаму, у прылажэннях у метро і на вялікіх адлегласцях з-за перавагі інтэграцыі тэхналогіі крэмніевай фатонікі і лічбавай апрацоўкі сігналаў (DSP) разам (што часта адбываецца ў асяроддзі з высокай тэмпературай), больш выгадна раздзяліць лазер. Акрамя таго, тэхналогія кагерэнтнага выяўлення можа ў значнай ступені кампенсаваць недахопы тэхналогіі крамянёвай фатонікі, такія як праблема, што цёмны ток значна меншы, чым фотаток лакальнага асцылятара. У той жа час памылкова меркаваць, што для пакрыцця выдаткаў на маску і распрацоўку патрэбна вялікая ёмістасць пласцін, таму што тэхналогія крамянёвай фатонікі выкарыстоўвае памеры вузлоў, якія значна большыя, чым у самых перадавых камплементарных аксідных паўправаднікоў металаў (CMOS), таму неабходныя маскі і серыі адносна танныя.