ფოტონური ინტეგრირებული სქემების მატერიალური სისტემების შედარება

ფოტონური ინტეგრირებული სქემების მატერიალური სისტემების შედარება
სურათი 1 გვიჩვენებს ორი მასალის სისტემის, ინდიუმის ფოსფორის (InP) და სილიციუმის (Si) შედარებას. ინდიუმის იშვიათობა InP-ს Si-ზე უფრო ძვირადღირებულ მასალად აქცევს. იმის გამო, რომ სილიციუმზე დაფუძნებულ სქემებს ნაკლები ეპიტაქსიური ზრდა ახასიათებთ, სილიციუმზე დაფუძნებული სქემების გამოსავლიანობა, როგორც წესი, უფრო მაღალია, ვიდრე InP სქემების. სილიციუმზე დაფუძნებულ სქემებში, გერმანიუმი (Ge), რომელიც, როგორც წესი, მხოლოდ...ფოტოდეტექტორი(სინათლის დეტექტორები), მოითხოვს ეპიტაქსიურ ზრდას, ხოლო InP სისტემებში, პასიური ტალღგამტარებიც კი უნდა მომზადდეს ეპიტაქსიური ზრდით. ეპიტაქსიურ ზრდას, როგორც წესი, უფრო მაღალი დეფექტის სიმკვრივე აქვს, ვიდრე ერთკრისტალიან ზრდას, მაგალითად, კრისტალური ზოდიდან. InP ტალღგამტარებს აქვთ მაღალი გარდატეხის ინდექსის კონტრასტი მხოლოდ განივი მიმართულებით, ხოლო სილიციუმზე დაფუძნებულ ტალღგამტარებს აქვთ მაღალი გარდატეხის ინდექსის კონტრასტი როგორც განივი, ასევე გრძივი მიმართულებით, რაც საშუალებას აძლევს სილიციუმზე დაფუძნებულ მოწყობილობებს მიაღწიონ უფრო მცირე მოხრის რადიუსებს და სხვა უფრო კომპაქტურ სტრუქტურებს. InGaAsP-ს აქვს პირდაპირი ზოლური უფსკრული, ხოლო Si-ს და Ge-ს არა. შედეგად, InP მასალის სისტემები ლაზერული ეფექტურობის თვალსაზრისით უპირატესია. InP სისტემების შინაგანი ოქსიდები არ არის ისეთი სტაბილური და გამძლე, როგორც Si-ს შინაგანი ოქსიდები, სილიციუმის დიოქსიდი (SiO2). სილიციუმი უფრო ძლიერი მასალაა, ვიდრე InP, რაც საშუალებას იძლევა გამოყენებულ იქნას უფრო დიდი ვაფლის ზომები, ანუ 300 მმ-დან (მალე განახლდება 450 მმ-მდე) InP-ში 75 მმ-თან შედარებით. InPმოდულატორებიროგორც წესი, ისინი კვანტურად შეზღუდულ სტარკის ეფექტზეა დამოკიდებული, რომელიც ტემპერატურის მიმართ მგრძნობიარეა ტემპერატურით გამოწვეული ზოლის კიდის მოძრაობის გამო. ამის საპირისპიროდ, სილიციუმზე დაფუძნებული მოდულატორების ტემპერატურაზე დამოკიდებულება ძალიან მცირეა.

სილიკონის ფოტონიკური ტექნოლოგია ზოგადად მხოლოდ დაბალი ღირებულების, მოკლე დიაპაზონის, მაღალი მოცულობის პროდუქტებისთვის (წელიწადში 1 მილიონზე მეტი ერთეული) შესაფერისად ითვლება. ეს იმიტომ ხდება, რომ ფართოდ არის აღიარებული, რომ ნიღბისა და განვითარების ხარჯების გასანაწილებლად საჭიროა ვაფლის დიდი მოცულობა და რომსილიკონის ფოტონიკური ტექნოლოგიაქალაქიდან ქალაქში რეგიონულ და შორ მანძილზე გადაზიდვისას მნიშვნელოვანი ნაკლოვანებები აქვს. სინამდვილეში კი პირიქითაა. დაბალფასიან, მოკლე დიაპაზონის, მაღალი წარმადობის მქონე აპლიკაციებში, ვერტიკალური ღრუს ზედაპირის გამოსხივების ლაზერი (VCSEL) დაპირდაპირი მოდულირებული ლაზერი (DML ლაზერი): პირდაპირ მოდულირებული ლაზერი უზარმაზარ კონკურენტულ ზეწოლას ახდენს და სილიკონზე დაფუძნებული ფოტონური ტექნოლოგიის სისუსტე, რომელსაც ლაზერების მარტივად ინტეგრირება არ შეუძლია, მნიშვნელოვან მინუსად იქცა. ამის საპირისპიროდ, მეტროპოლიტენის, დიდ დისტანციებზე გამოყენებისას, სილიკონის ფოტონური ტექნოლოგიისა და ციფრული სიგნალის დამუშავების (DSP) ერთად ინტეგრირების უპირატესობის გამო (რაც ხშირად მაღალი ტემპერატურის გარემოში ხდება), ლაზერის გამოყოფა უფრო მომგებიანია. გარდა ამისა, კოჰერენტული დეტექციის ტექნოლოგიას შეუძლია დიდწილად კომპენსირება გაუწიოს სილიკონის ფოტონური ტექნოლოგიის ნაკლოვანებებს, როგორიცაა პრობლემა, რომ ბნელი დენი გაცილებით მცირეა, ვიდრე ლოკალური ოსცილატორის ფოტოდენი. ამავდროულად, არასწორია იმის ფიქრი, რომ ნიღბისა და განვითარების ხარჯების დასაფარად საჭიროა დიდი რაოდენობით ვაფლის ტევადობა, რადგან სილიკონის ფოტონური ტექნოლოგია იყენებს კვანძების ზომებს, რომლებიც გაცილებით დიდია, ვიდრე ყველაზე მოწინავე დამატებითი ლითონის ოქსიდის ნახევარგამტარები (CMOS), ამიტომ საჭირო ნიღბები და წარმოების ეტაპები შედარებით იაფია.