फोटोनिक एकीकृत सर्किट सामग्री प्रणालीको तुलना

फोटोनिक एकीकृत सर्किट सामग्री प्रणालीको तुलना
चित्र 1 ले दुई भौतिक प्रणाली, इन्डियम फस्फोरस (InP) र सिलिकन (Si) को तुलना देखाउँछ। इन्डियमको दुर्लभताले InP लाई Si भन्दा महँगो सामग्री बनाउँछ। किनभने सिलिकन-आधारित सर्किटहरूले कम एपिटेक्सियल वृद्धि समावेश गर्दछ, सिलिकन-आधारित सर्किटहरूको उपज सामान्यतया InP सर्किटहरू भन्दा बढी हुन्छ। सिलिकन-आधारित सर्किटहरूमा, जर्मेनियम (Ge), जुन सामान्यतया मात्र प्रयोग गरिन्छफोटो डिटेक्टर(प्रकाश डिटेक्टरहरू), एपिटेक्सियल वृद्धि आवश्यक छ, जबकि InP प्रणालीहरूमा, निष्क्रिय वेभगाइडहरू पनि एपिटेक्सियल वृद्धिद्वारा तयार हुनुपर्छ। एपिटेक्सियल वृद्धिमा एकल क्रिस्टल वृद्धि भन्दा उच्च दोष घनत्व हुन्छ, जस्तै क्रिस्टल इन्गटबाट। InP वेभगाइडहरूसँग ट्रान्सभर्समा मात्र उच्च अपवर्तक सूचकांक कन्ट्रास्ट हुन्छ, जबकि सिलिकन-आधारित वेभगाइडहरूमा ट्रान्सभर्स र लम्बिट्यूडनल दुवैमा उच्च अपवर्तक अनुक्रमणिका कन्ट्रास्ट हुन्छ, जसले सिलिकन-आधारित यन्त्रहरूलाई सानो झुकाउने त्रिज्या र अन्य थप कम्प्याक्ट संरचनाहरू प्राप्त गर्न अनुमति दिन्छ। InGaAsP सँग प्रत्यक्ष ब्यान्ड ग्याप छ, जबकि Si र Ge सँग छैन। नतिजाको रूपमा, InP सामग्री प्रणालीहरू लेजर दक्षताको सन्दर्भमा उत्कृष्ट छन्। InP प्रणालीहरूको आन्तरिक अक्साइडहरू Si, सिलिकन डाइअक्साइड (SiO2) को आन्तरिक अक्साइडहरू जत्तिकै स्थिर र बलियो हुँदैनन्। सिलिकन InP भन्दा बलियो सामग्री हो, जसले InP मा 75 mm को तुलनामा 300 mm (चाँडै 450 mm मा स्तरोन्नति हुने) बाट ठूलो वेफर साइजको प्रयोग गर्न अनुमति दिन्छ। InPमोड्युलेटर्ससामान्यतया क्वान्टम-सीमित स्टार्क प्रभावमा निर्भर हुन्छ, जुन तापमानको कारण ब्यान्ड एज आन्दोलनको कारण तापमान-संवेदनशील हुन्छ। यसको विपरित, सिलिकन-आधारित मोड्युलेटरहरूको तापमान निर्भरता धेरै सानो छ।

सिलिकन फोटोनिक्स टेक्नोलोजी सामान्यतया कम लागत, छोटो-दायरा, उच्च-भोल्युम उत्पादनहरू (प्रति वर्ष 1 मिलियन भन्दा बढी टुक्राहरू) को लागी मात्र उपयुक्त मानिन्छ। यो किनभने यो व्यापक रूपमा स्वीकार गरिएको छ कि मास्क र विकास लागत फैलाउन वेफर क्षमता को एक ठूलो मात्रा आवश्यक छ, र त्योसिलिकन फोटोनिक्स प्रविधिशहर-देखि-शहर क्षेत्रीय र लामो दुरीका उत्पादन अनुप्रयोगहरूमा महत्त्वपूर्ण प्रदर्शन हानिहरू छन्। तर, यथार्थमा भने यसको उल्टो छ । कम लागतमा, छोटो-दायरा, उच्च-उपज अनुप्रयोगहरू, ठाडो गुहा सतह-उत्सर्जक लेजर (VCSEL) रप्रत्यक्ष मोड्युलेटेड लेजर (DML लेजर) : प्रत्यक्ष मोड्युलेटेड लेजरले ठूलो प्रतिस्पर्धात्मक दबाब खडा गर्छ, र सिलिकन-आधारित फोटोनिक टेक्नोलोजीको कमजोरी जसले लेजरहरूलाई सजिलैसँग एकीकृत गर्न सक्दैन, एक महत्त्वपूर्ण हानि भएको छ। यसको विपरित, मेट्रोमा, लामो दूरीका अनुप्रयोगहरू, सिलिकन फोटोनिक्स टेक्नोलोजी र डिजिटल सिग्नल प्रशोधन (डीएसपी) सँगै एकीकृत गर्ने प्राथमिकताका कारण (जुन प्रायः उच्च तापक्रम वातावरणमा हुन्छ), लेजरलाई अलग गर्न बढी फाइदाजनक हुन्छ। थप रूपमा, सुसंगत पत्ता लगाउने प्रविधिले ठूलो हदसम्म सिलिकन फोटोनिक्स टेक्नोलोजीको कमजोरीहरू पूरा गर्न सक्छ, जस्तै समस्या स्थानीय ओसिलेटर फोटोकरेन्ट भन्दा गाढा प्रवाह धेरै सानो छ। एकै समयमा, यो सोच्नु पनि गलत छ कि मास्क र विकास लागतहरू कभर गर्न ठूलो मात्रामा वेफर क्षमता आवश्यक छ, किनकि सिलिकन फोटोनिक्स टेक्नोलोजीले नोड आकारहरू प्रयोग गर्दछ जुन सबैभन्दा उन्नत पूरक मेटल अक्साइड सेमीकन्डक्टरहरू (CMOS) भन्दा धेरै ठूलो हुन्छ। त्यसैले आवश्यक मास्क र उत्पादन रन अपेक्षाकृत सस्तो छन्।