Comparação de sistemas de material de circuito integrado fotônico

Comparação de sistemas de material de circuito integrado fotônico
A Figura 1 mostra uma comparação de dois sistemas materiais, fósforo de índio (INP) e silício (SI). A raridade do índio torna a INP um material mais caro que o SI. Como os circuitos à base de silício envolvem menos crescimento epitaxial, o rendimento de circuitos à base de silício é geralmente maior que o dos circuitos INP. Nos circuitos à base de silício, o germânio (GE), que geralmente é usado apenas emFotodetector(detectores de luz), requer crescimento epitaxial, enquanto nos sistemas INP, mesmo os guias de ondas passivos devem ser preparados pelo crescimento epitaxial. O crescimento epitaxial tende a ter uma densidade de defeitos mais alta do que o crescimento de cristal único, como de um lingote de cristal. Os guias de ondas INP têm alto contraste de índice de refração apenas no transversal, enquanto os guias de ondas à base de silício têm alto contraste de índice de refração no transversal e longitudinal, o que permite que os dispositivos à base de silício obtenham raios de flexão menores e outras estruturas mais compactas. Ingaasp tem uma lacuna de banda direta, enquanto Si e GE não. Como resultado, os sistemas de materiais INP são superiores em termos de eficiência a laser. Os óxidos intrínsecos dos sistemas INP não são tão estáveis ​​e robustos quanto os óxidos intrínsecos do Si, dióxido de silício (SiO2). O silício é um material mais forte que o INP, permitindo o uso de tamanhos maiores de wafer, isto é, de 300 mm (em breve a ser atualizado para 450 mm) em comparação com 75 mm em INP. INPModuladoresGeralmente depende do efeito stark com funcionamento quântico, que é sensível à temperatura devido ao movimento da borda da banda causado pela temperatura. Por outro lado, a dependência de temperatura dos moduladores à base de silício é muito pequena.

A tecnologia Silicon Photonics geralmente é considerada adequada apenas para produtos de baixo custo, curto alcance e de alto volume (mais de 1 milhão de peças por ano). Isso ocorre porque é amplamente aceito que uma grande quantidade de capacidade de wafer é necessária para espalhar os custos de máscara e desenvolvimento e queTecnologia de Silicon Photonicstem desvantagens significativas de desempenho nas aplicações de produtos regionais e de longo curso da cidade. Na realidade, no entanto, o oposto é verdadeiro. Em aplicações de baixo custo, de curto alcance e de alto rendimento, laser emissora de superfície vertical (VCSEL) elaser modulado direto (DML Laser): O laser modulado diretamente representa uma enorme pressão competitiva, e a fraqueza da tecnologia fotônica à base de silício que não pode integrar facilmente lasers se tornou uma desvantagem significativa. Por outro lado, no metrô, as aplicações de longa distância, devido à preferência pela integração da tecnologia de silício e do processamento de sinais digitais (DSP) (que geralmente é em ambientes de alta temperatura), é mais vantajoso separar o laser. Além disso, a tecnologia de detecção coerente pode compensar as deficiências da tecnologia de silício Photonics em grande parte, como o problema de que a corrente escura é muito menor que a fotocorrente local do oscilador. Ao mesmo tempo, também é errado pensar que uma grande quantidade de capacidade de wafer é necessária para cobrir os custos de máscara e desenvolvimento, porque a tecnologia de silício fotônica usa tamanhos de nó que são muito maiores do que os semicondutores de óxido de metal mais avançados (CMOS), de modo que as máscaras e as execuções de produção necessárias são relativamente baratas.