Confronto dei sistemi di materiali integrati fotonici integrati

Confronto dei sistemi di materiali integrati fotonici integrati
La Figura 1 mostra un confronto tra due sistemi di materiale, Indio fosforo (INP) e silicio (SI). La rarità di Indio rende INP un materiale più costoso di SI. Poiché i circuiti a base di silicio comportano meno crescita epitassiale, la resa dei circuiti a base di silicio è generalmente superiore a quella dei circuiti INP. Nei circuiti a base di silicio, germanio (GE), che di solito viene utilizzato solo inFotoDetector(Rilevatori di luce), richiede una crescita epitassiale, mentre nei sistemi INP, anche le guide d'onda passive devono essere preparate dalla crescita epitassiale. La crescita epitassiale tende ad avere una densità di difetto più elevata rispetto alla crescita dei singoli cristalli, come da un lingotto di cristallo. Le guide d'onda INP hanno un elevato contrasto di indice di rifrazione solo in trasversale, mentre le guide d'onda a base di silicio hanno un alto contrasto di indice di rifrazione sia nel trasversale che longitudinale, che consente ai dispositivi a base di silicio di ottenere raggi di flessione più piccoli e altre strutture più compatte. Ingaasp ha un divario di band diretto, mentre SI e GE no. Di conseguenza, i sistemi di materiali INP sono superiori in termini di efficienza laser. Gli ossidi intrinseci dei sistemi INP non sono stabili e robusti come gli ossidi intrinseci di Si, biossido di silicio (SIO2). Il silicio è un materiale più forte di INP, consentendo l'uso di dimensioni di wafer più grandi, cioè da 300 mm (che presto saranno aggiornati a 450 mm) rispetto a 75 mm in INP. INPmodulatoriDi solito dipende dall'effetto stark confinato quantistico, che è sensibile alla temperatura a causa del movimento del bordo della banda causata dalla temperatura. Al contrario, la dipendenza dalla temperatura dei modulatori a base di silicio è molto piccola.

La tecnologia fotonica del silicio è generalmente considerata adatta solo per prodotti a basso contenuto di gamma e ad alto volume (oltre 1 milione di pezzi all'anno). Questo perché è ampiamente accettato che sia necessaria una grande quantità di capacità di wafer per diffondere la maschera e i costi di sviluppo, e quelloTecnologia fotonica del silicioHa significativi svantaggi delle prestazioni nelle applicazioni di prodotto regionali e a lungo raggio da città. In realtà, tuttavia, è vero il contrario. In applicazioni a basso costo, a corto raggio e ad alto rendimento, laser a emissione di superficie della cavità verticale (VCSEL) eLaser modulato diretto (Laser DML): Laser modulato direttamente rappresenta un'enorme pressione competitiva e la debolezza della tecnologia fotonica a base di silicio che non può facilmente integrare i laser è diventata uno svantaggio significativo. Al contrario, in metropolitana, applicazioni a lunga distanza, a causa della preferenza per l'integrazione della tecnologia della fotonica del silicio e dell'elaborazione del segnale digitale (DSP) insieme (che si trova spesso in ambienti ad alta temperatura), è più vantaggioso separare il laser. Inoltre, la tecnologia di rilevamento coerente può compensare in larga misura le carenze della tecnologia fotonica del silicio, come il problema che la corrente scura è molto più piccola della fotocorrente dell'oscillatore locale. Allo stesso tempo, è anche sbagliato pensare che sia necessaria una grande quantità di capacità di wafer per coprire la maschera e i costi di sviluppo, poiché la tecnologia della fotonica del silicio utilizza dimensioni dei nodi che sono molto più grandi dei più avanzati semiconduttori di ossido di metallo complementare (CMOS), quindi le maschere e le corse di produzione richieste sono relativamente economiche.