फोटोनिक एकीकृत सर्किट सामग्री प्रणालीहरूको तुलना

फोटोनिक एकीकृत सर्किट सामग्री प्रणालीहरूको तुलना
चित्र १ ले दुई भौतिक प्रणालीहरू, इन्डियम फस्फोरस (InP) र सिलिकन (Si) को तुलना देखाउँछ। इन्डियमको दुर्लभताले InP लाई Si भन्दा महँगो पदार्थ बनाउँछ। सिलिकन-आधारित सर्किटहरूमा कम एपिटेक्सियल वृद्धि हुने भएकोले, सिलिकन-आधारित सर्किटहरूको उपज सामान्यतया InP सर्किटहरूको भन्दा बढी हुन्छ। सिलिकन-आधारित सर्किटहरूमा, जर्मेनियम (Ge), जुन सामान्यतया केवलफोटोडिटेक्टर(प्रकाश डिटेक्टरहरू), लाई एपिटेक्सियल वृद्धि आवश्यक पर्दछ, जबकि InP प्रणालीहरूमा, निष्क्रिय तरंगगाइडहरू पनि एपिटेक्सियल वृद्धिद्वारा तयार हुनुपर्छ। एपिटेक्सियल वृद्धिमा एकल क्रिस्टल वृद्धि भन्दा उच्च दोष घनत्व हुन्छ, जस्तै क्रिस्टल इन्गटबाट। InP तरंगगाइडहरूमा ट्रान्सभर्समा मात्र उच्च अपवर्तक सूचकांक कन्ट्रास्ट हुन्छ, जबकि सिलिकन-आधारित तरंगगाइडहरूमा ट्रान्सभर्स र अनुदैर्ध्य दुवैमा उच्च अपवर्तक सूचकांक कन्ट्रास्ट हुन्छ, जसले सिलिकन-आधारित उपकरणहरूलाई सानो झुकाउने त्रिज्या र अन्य थप कम्प्याक्ट संरचनाहरू प्राप्त गर्न अनुमति दिन्छ। InGaAsP मा प्रत्यक्ष ब्यान्ड ग्याप छ, जबकि Si र Ge मा छैन। फलस्वरूप, InP सामग्री प्रणालीहरू लेजर दक्षताको हिसाबले उच्च छन्। InP प्रणालीहरूको आन्तरिक अक्साइडहरू Si, सिलिकन डाइअक्साइड (SiO2) को आन्तरिक अक्साइडहरू जत्तिकै स्थिर र बलियो छैनन्। सिलिकन InP भन्दा बलियो सामग्री हो, जसले ठूला वेफर आकारहरूको प्रयोगलाई अनुमति दिन्छ, अर्थात् InP मा ७५ मिमीको तुलनामा ३०० मिमी (चाँडै ४५० मिमीमा अपग्रेड गरिनेछ) बाट। InPमोड्युलेटरहरूसामान्यतया क्वान्टम-सीमित स्टार्क प्रभावमा निर्भर गर्दछ, जुन तापक्रमको कारणले ब्यान्ड एज आन्दोलनको कारणले तापक्रम-संवेदनशील हुन्छ। यसको विपरित, सिलिकन-आधारित मोड्युलेटरहरूको तापक्रम निर्भरता धेरै सानो छ।

सिलिकन फोटोनिक्स प्रविधि सामान्यतया कम लागत, छोटो दूरी, उच्च मात्रा उत्पादनहरू (प्रति वर्ष १० लाख भन्दा बढी टुक्रा) को लागि मात्र उपयुक्त मानिन्छ। यो किनभने यो व्यापक रूपमा स्वीकार गरिएको छ कि मास्क र विकास लागत फैलाउन ठूलो मात्रामा वेफर क्षमता आवश्यक पर्दछ, र त्योसिलिकन फोटोनिक्स प्रविधिशहर-देखि-शहर क्षेत्रीय र लामो-दुरीको उत्पादन अनुप्रयोगहरूमा उल्लेखनीय प्रदर्शन बेफाइदाहरू छन्। यद्यपि, वास्तविकतामा यसको विपरीत सत्य हो। कम लागत, छोटो-दायरा, उच्च-उपज अनुप्रयोगहरूमा, ठाडो गुहा सतह-उत्सर्जक लेजर (VCSEL) रप्रत्यक्ष-मोड्युलेटेड लेजर (DML लेजर) : प्रत्यक्ष रूपमा मोड्युलेटेड लेजरले ठूलो प्रतिस्पर्धात्मक दबाब सिर्जना गर्दछ, र सिलिकन-आधारित फोटोनिक प्रविधिको कमजोरी जसले लेजरहरूलाई सजिलै एकीकृत गर्न सक्दैन, एक महत्त्वपूर्ण बेफाइदा भएको छ। यसको विपरित, मेट्रो, लामो दूरीका अनुप्रयोगहरूमा, सिलिकन फोटोनिक्स प्रविधि र डिजिटल सिग्नल प्रशोधन (DSP) लाई एकसाथ एकीकृत गर्ने प्राथमिकताको कारण (जुन प्रायः उच्च तापक्रम वातावरणमा हुन्छ), लेजरलाई अलग गर्नु बढी फाइदाजनक हुन्छ। थप रूपमा, सुसंगत पत्ता लगाउने प्रविधिले सिलिकन फोटोनिक्स प्रविधिको कमजोरीहरूलाई ठूलो हदसम्म पूरा गर्न सक्छ, जस्तै स्थानीय ओसिलेटर फोटोकरेन्ट भन्दा गाढा प्रवाह धेरै सानो हुने समस्या। एकै समयमा, मास्क र विकास लागतहरू कभर गर्न ठूलो मात्रामा वेफर क्षमता आवश्यक छ भन्ने सोच्नु पनि गलत हो, किनभने सिलिकन फोटोनिक्स प्रविधिले सबैभन्दा उन्नत पूरक धातु अक्साइड अर्धचालक (CMOS) भन्दा धेरै ठूला नोड आकारहरू प्रयोग गर्दछ, त्यसैले आवश्यक मास्क र उत्पादन रनहरू अपेक्षाकृत सस्तो हुन्छन्।