Fotooniliste integraallülituste materjalide süsteemide võrdlus

Fotooniliste integraallülituste materjalide süsteemide võrdlus
Joonisel 1 on näidatud kahe materjalisüsteemi, indiumfosfori (InP) ja räni (Si) võrdlus. Indiumi haruldus muudab InP kallimaks materjaliks kui Si. Kuna ränipõhised ahelad hõlmavad vähem epitaksiaalset kasvu, on ränipõhiste vooluahelate saagis tavaliselt suurem kui InP-ahelatel. Ränipõhistes ahelates germaanium (Ge), mida tavaliselt kasutatakse ainultFotodetektor(valgusdetektorid), nõuab epitaksiaalset kasvu, samas kui InP süsteemides tuleb isegi passiivsed lainejuhid ette valmistada epitaksiaalse kasvu abil. Epitaksiaalsel kasvul on suurem defektide tihedus kui üksikute kristallide kasvul, näiteks kristallide valuplokist. InP lainejuhtidel on kõrge murdumisnäitaja kontrast ainult põikisuunas, samal ajal kui ränipõhistel lainejuhtidel on kõrge murdumisnäitaja kontrastsus nii risti kui ka pikisuunas, mis võimaldab ränipõhistel seadmetel saavutada väiksemaid painderaadiusi ja muid kompaktsemaid struktuure. InGaAsP-l on otsene ribavahemik, Si-l ja Ge-l aga mitte. Selle tulemusena on InP materjalisüsteemid laseritõhususe osas paremad. InP-süsteemide sisemised oksiidid ei ole nii stabiilsed ja vastupidavad kui Si, ränidioksiidi (SiO2) sisemised oksiidid. Räni on tugevam materjal kui InP, võimaldades kasutada suuremaid vahvleid, st alates 300 mm (varsti uuendatakse 450 mm-ni) võrreldes 75 mm InP-ga. InPmodulaatoridtavaliselt sõltuvad kvantpiiranguga Starki efektist, mis on temperatuurist tingitud riba serva liikumise tõttu temperatuuritundlik. Seevastu ränipõhiste modulaatorite temperatuurisõltuvus on väga väike.

Räni fotoonikatehnoloogiat peetakse üldiselt sobivaks ainult madala hinnaga, väikese ulatusega ja suuremahuliste toodete jaoks (rohkem kui 1 miljon tükki aastas). Selle põhjuseks on asjaolu, et laialdaselt aktsepteeritakse, et maski- ja arenduskulude hajutamiseks on vaja palju vahvlimahturäni fotoonika tehnoloogiasellel on märkimisväärsed jõudluspuudused linnadevahelistes piirkondlikes ja kaugliinide tooterakendustes. Tegelikkuses on aga vastupidi. Odavates, väikese ulatusega ja suure tootlikkusega rakendustes vertikaalse õõnsusega pinda kiirgav laser (VCSEL) jaotsemoduleeritud laser (DML laser) : otsemoduleeritud laser avaldab tohutut konkurentsisurvet ja ränipõhise fotoontehnoloogia nõrkus, mis ei suuda lasereid kergesti integreerida, on muutunud oluliseks puuduseks. Seevastu metroo- ja pikamaarakendustes, kuna eelistatakse integreerida ränifotoonikatehnoloogiat ja digitaalset signaalitöötlust (DSP) (mis on sageli kõrge temperatuuriga keskkondades), on laserit soodsam eraldada. Lisaks võib koherentne tuvastustehnoloogia suurel määral korvata ränifotoonikatehnoloogia puudujääke, näiteks probleemi, et tumevool on palju väiksem kui kohaliku ostsillaatori fotovool. Samas on ka vale arvata, et maski- ja arenduskulude katmiseks on vaja suurt hulka vahvlimahtu, sest ränifotoonikatehnoloogias kasutatakse sõlmede suurusi, mis on palju suuremad kui kõige arenenumatel komplementaarsetel metalloksiidi pooljuhtidel (CMOS), seega on vajalikud maskid ja tootmistsüklid suhteliselt odavad.