Fotooniliste integraallülituste materjalisüsteemide võrdlus

Fotooniliste integraallülituste materjalisüsteemide võrdlus
Joonis 1 näitab kahe materjalisüsteemi, indiumfosfori (InP) ja räni (Si), võrdlust. Indiumi haruldus muudab InP kallimaks materjaliks kui räni. Kuna ränipõhistel vooluringidel on epitaksiaalne kasv väiksem, on ränipõhiste vooluringide saagis tavaliselt suurem kui InP-vooluringidel. Ränipõhistes vooluringides kasutatakse germaaniumi (Ge), mida tavaliselt kasutatakse ainultFotodetektor(valgusdetektorid) nõuab epitaksiaalset kasvu, samas kui InP-süsteemides tuleb isegi passiivsed lainejuhid valmistada epitaksiaalse kasvu abil. Epitaksiaalse kasvu korral on defektide tihedus tavaliselt suurem kui monokristalli kasvul, näiteks kristalli valuplokist. InP-lainejuhtidel on kõrge murdumisnäitaja kontrast ainult põikisuunas, samas kui ränipõhistel lainejuhtidel on kõrge murdumisnäitaja kontrast nii põiki- kui ka pikisuunas, mis võimaldab ränipõhistel seadmetel saavutada väiksemaid painutusraadiusi ja muid kompaktsemaid struktuure. InGaAsP-l on otsene keelutsoon, samas kui Si-l ja Ge-l seda pole. Seetõttu on InP-materjalisüsteemid laseri efektiivsuse poolest paremad. InP-süsteemide sisemised oksiidid ei ole nii stabiilsed ja vastupidavad kui Si, ränidioksiidi (SiO2) sisemised oksiidid. Räni on tugevam materjal kui InP, mis võimaldab kasutada suuremaid vahvlite suurusi, st alates 300 mm-st (peagi suurendatakse 450 mm-ni) võrreldes InP 75 mm-ga. InPmodulaatoridtavaliselt sõltuvad kvantpiiranguga Starki efektist, mis on temperatuuritundlik temperatuurist tingitud riba serva liikumise tõttu. Seevastu ränipõhiste modulaatorite temperatuurisõltuvus on väga väike.

Ränifotoonika tehnoloogiat peetakse üldiselt sobivaks ainult odavate, lühikese ulatusega ja suuremahuliste toodete (üle 1 miljoni ühiku aastas) jaoks. Selle põhjuseks on asjaolu, et on laialdaselt aktsepteeritud, et maski ja arenduskulude hajutamiseks on vaja suurt kiibi mahtuvust ning etränifotoonika tehnoloogiaon linnadevahelistes piirkondlikes ja pikamaavedudes märkimisväärsete jõudluspuudujääkidega. Tegelikkuses on aga vastupidi. Madalate, lühikese ulatusega ja suure saagikusega rakendustes kasutatakse vertikaalset õõnsusega pinnakiirguslaserit (VCSEL) jaotsemoduleeritud laser (DML-laser): otsemoduleeritud laser tekitab tohutu konkurentsisurve ning ränipõhise footontehnoloogia nõrkus, mis ei suuda lasereid hõlpsalt integreerida, on muutunud oluliseks puuduseks. Seevastu metroo- ja pikamaarakendustes on ränifootontehnoloogia ja digitaalse signaalitöötluse (DSP) integreerimise eelistuse tõttu (mis toimub sageli kõrge temperatuuriga keskkonnas) soodsam laserit eraldi kasutada. Lisaks saab koherentse tuvastustehnoloogia abil suures osas kompenseerida ränifootontehnoloogia puudusi, näiteks probleemi, et tumevool on palju väiksem kui lokaalse ostsillaatori fotovool. Samal ajal on ka vale arvata, et maski ja arenduskulude katmiseks on vaja suurt kiibi mahtu, sest ränifootontehnoloogia kasutab sõlmede suurusi, mis on palju suuremad kui kõige arenenumad komplementaarsed metalloksiidpooljuhid (CMOS), seega on vajalikud maskid ja tootmispartiid suhteliselt odavad.