Primerjava sistemov fotonskih integriranih vezij

Primerjava sistemov fotonskih integriranih vezij
Slika 1 prikazuje primerjavo dveh materialnih sistemov, indija, fosforja (InP) in silicija (Si). Zaradi redkosti indija je InP dražji material od Si. Ker vezja na osnovi silicija zahtevajo manjšo epitaksialno rast, je izkoristek vezij na osnovi silicija običajno višji kot pri vezjih na osnovi InP. V vezjih na osnovi silicija se germanij (Ge), ki se običajno uporablja le vFotodetektor(detektorji svetlobe), zahteva epitaksialno rast, medtem ko je treba v sistemih InP celo pasivne valovode pripraviti z epitaksialno rastjo. Epitaksialna rast ima običajno večjo gostoto napak kot rast monokristala, na primer iz kristalnega ingota. InP valovodi imajo visok kontrast lomnega količnika le v prečnem smeri, medtem ko imajo silicijevi valovodi visok kontrast lomnega količnika tako v prečnem kot v vzdolžnem smeri, kar omogoča napravam na osnovi silicija doseganje manjših upogibnih polmerov in drugih bolj kompaktnih struktur. InGaAsP ima neposredno pasovno vrzel, medtem ko je Si in Ge nimata. Posledično so materialni sistemi InP boljši glede laserske učinkovitosti. Intrinzični oksidi sistemov InP niso tako stabilni in robustni kot intrinzični oksidi Si, silicijevega dioksida (SiO2). Silicij je močnejši material kot InP, kar omogoča uporabo večjih velikosti rezin, tj. od 300 mm (kmalu nadgrajeno na 450 mm) v primerjavi s 75 mm v InP. InPmodulatorjiobičajno odvisni od kvantno omejenega Starkovega učinka, ki je temperaturno občutljiv zaradi premikanja roba pasu, ki ga povzroča temperatura. Nasprotno pa je temperaturna odvisnost modulatorjev na osnovi silicija zelo majhna.

Tehnologija silicijeve fotonike na splošno velja za primerno le za nizkocenovne, kratkoročne in velikoserijske izdelke (več kot 1 milijon kosov na leto). To je zato, ker je splošno sprejeto, da je za porazdelitev stroškov maske in razvoja potrebna velika zmogljivost rezin ter dasilicijeva fotonska tehnologijaima znatne pomanjkljivosti v delovanju pri regionalnih in dolgih prevozih med mesti. V resnici pa velja ravno nasprotno. Pri nizkocenovnih, kratkodometnih in visokozmogljivih aplikacijah se laser z vertikalno votlino in površinsko oddajanjem (VCSEL) uporabljata tudidirektno modulirani laser (DML laser) : neposredno modulirani laser predstavlja ogromen konkurenčni pritisk, šibkost silicijeve fotonske tehnologije, ki ne omogoča enostavne integracije laserjev, pa je postala pomembna pomanjkljivost. Nasprotno pa je v metropolitanskih in dolgih aplikacijah zaradi prednosti integracije silicijeve fotonske tehnologije in digitalne obdelave signalov (DSP) skupaj (kar se pogosto dogaja v okoljih z visoko temperaturo) ugodneje ločiti laser. Poleg tega lahko koherentna tehnologija zaznavanja v veliki meri nadomesti pomanjkljivosti silicijeve fotonske tehnologije, kot je na primer težava, da je temni tok veliko manjši od fototoka lokalnega oscilatorja. Hkrati je napačno misliti, da je za kritje stroškov maske in razvoja potrebna velika zmogljivost rezin, saj silicijeva fotonska tehnologija uporablja velikosti vozlišč, ki so veliko večje od najnaprednejših komplementarnih kovinsko-oksidnih polprevodnikov (CMOS), zato so potrebne maske in proizvodne serije relativno poceni.