Fotonik integral mikrosxemalar materiallari tizimlarini taqqoslash

Fotonik integral mikrosxemalar materiallari tizimlarini taqqoslash
1-rasmda ikkita material tizimi, indiy fosfor (InP) va kremniy (Si) taqqoslanishi ko'rsatilgan. Indiyning noyobligi InP ni Si ga qaraganda qimmatroq materialga aylantiradi. Kremniy asosidagi sxemalar epitaksial o'sishni kamroq o'z ichiga olganligi sababli, kremniy asosidagi sxemalarning hosildorligi odatda InP sxemalariga qaraganda yuqori bo'ladi. Kremniy asosidagi sxemalarda odatda faqat quyidagilarda ishlatiladigan germaniy (Ge)Fotodetektor(yorug'lik detektorlari), epitaksial o'sishni talab qiladi, InP tizimlarida esa hatto passiv to'lqin yo'riqnomalari ham epitaksial o'sish orqali tayyorlanishi kerak. Epitaksial o'sish kristall quymasidan bo'lgani kabi monokristal o'sishiga qaraganda yuqori nuqson zichligiga ega bo'ladi. InP to'lqin yo'riqnomalari faqat ko'ndalangda yuqori sinish ko'rsatkichi kontrastiga ega, kremniy asosidagi to'lqin yo'riqnomalari esa ko'ndalang va bo'ylama bo'ylab yuqori sinish ko'rsatkichi kontrastiga ega, bu esa kremniy asosidagi qurilmalarga kichikroq egilish radiuslari va boshqa ixcham tuzilmalarga erishish imkonini beradi. InGaAsP to'g'ridan-to'g'ri tasma oralig'iga ega, Si va Ge esa yo'q. Natijada, InP material tizimlari lazer samaradorligi jihatidan ustundir. InP tizimlarining ichki oksidlari Si, kremniy dioksidi (SiO2) ning ichki oksidlari kabi barqaror va mustahkam emas. Kremniy InP ga qaraganda kuchliroq material bo'lib, kattaroq plastinka o'lchamlaridan, ya'ni InP da 75 mm ga nisbatan 300 mm dan (tez orada 450 mm ga yangilanadi) foydalanish imkonini beradi. InPmodulyatorlarodatda kvant bilan cheklangan Stark effektiga bog'liq, bu harorat tufayli yuzaga keladigan tasma chetining harakati tufayli haroratga sezgir. Aksincha, kremniy asosidagi modulyatorlarning haroratga bog'liqligi juda kichik.

Silikon fotonika texnologiyasi odatda faqat arzon, qisqa masofali, yuqori hajmli mahsulotlar (yiliga 1 million donadan ortiq) uchun mos deb hisoblanadi. Buning sababi, niqob va ishlab chiqish xarajatlarini taqsimlash uchun katta miqdordagi plastinka sig'imi talab qilinishi keng tarqalganligi vakremniy fotonika texnologiyasishaharlararo mintaqaviy va uzoq masofali mahsulotlarni qo'llashda sezilarli ishlash kamchiliklariga ega. Biroq, aslida buning aksi rost. Arzon, qisqa masofali, yuqori rentabellikga ega dasturlarda vertikal bo'shliq yuzasini chiqaradigan lazer (VCSEL) vato'g'ridan-to'g'ri modulyatsiyalangan lazer (DML lazeri): to'g'ridan-to'g'ri modulyatsiyalangan lazer katta raqobat bosimini keltirib chiqaradi va lazerlarni osongina integratsiya qila olmaydigan kremniy asosidagi fotonik texnologiyaning zaifligi jiddiy kamchilikka aylandi. Aksincha, metro, uzoq masofali dasturlarda, kremniy fotonika texnologiyasi va raqamli signalni qayta ishlash (DSP) ni birgalikda integratsiya qilish afzalligi tufayli (ko'pincha yuqori haroratli muhitda) lazerni ajratish afzalroqdir. Bundan tashqari, kogerent aniqlash texnologiyasi kremniy fotonika texnologiyasining kamchiliklarini katta darajada qoplashi mumkin, masalan, qorong'u oqim mahalliy osilator fototokidan ancha kichikroq muammo. Shu bilan birga, niqob va ishlab chiqish xarajatlarini qoplash uchun katta miqdordagi plastinka sig'imi kerak deb o'ylash ham noto'g'ri, chunki kremniy fotonika texnologiyasi eng ilg'or qo'shimcha metall oksidi yarimo'tkazgichlaridan (CMOS) ancha katta tugun o'lchamlaridan foydalanadi, shuning uchun kerakli niqoblar va ishlab chiqarish ishlari nisbatan arzon.