השוואה בין מערכות חומרי מעגלים משולבים פוטוניים

השוואה בין מערכות חומרי מעגלים משולבים פוטוניים
איור 1 מראה השוואה בין שתי מערכות חומרים, זרחן אינדיום (INP) וסיליקון (SI). הנדירות של אינדיום הופכת את ה- INP לחומר יקר יותר מ- SI. מכיוון שמעגלים מבוססי סיליקון כרוכים בצמיחה פחות אפיטקסיאלית, התשואה של מעגלים מבוססי סיליקון בדרך כלל גבוהה יותר מזו של מעגלי INP. במעגלים מבוססי סיליקון, גרמניום (GE), המשמש בדרך כלל רקגלאי פוטו(גלאי אור), דורש צמיחה אפיטקסיאלית, ואילו במערכות INP, יש להכין אפילו מדריכי גל פסיביים על ידי צמיחה אפיטקסיאלית. צמיחה אפיטקסיאלית נוטה להיות בעלת צפיפות פגמים גבוהה יותר מאשר גידול גביש יחיד, כגון מטיל קריסטל. למדריכי גל INP יש ניגודיות אינדקס שבירה גבוהה רק ברוחב, בעוד שמדריכי גל מבוססי סיליקון הם בעלי ניגודיות אינדקס שבירה גבוהה הן ברוחב והן באורך, המאפשר למכשירים מבוססי סיליקון להשיג רדיות כיפוף קטנות יותר ומבנים קומפקטיים אחרים יותר. ל- Ingaasp יש פער להקה ישיר, ואילו SI ו- GE לא. כתוצאה מכך, מערכות חומרי INP עדיפות מבחינת יעילות הלייזר. התחמוצות המהותיות של מערכות INP אינן יציבות וחזקות כמו תחמוצות מהותיות של SI, סיליקון דו חמצני (SIO2). סיליקון הוא חומר חזק יותר מ- INP, ומאפשר שימוש בגדלי רקיק גדולים יותר, כלומר מ -300 מ"מ (בקרוב ישודרג ל -450 מ"מ) לעומת 75 מ"מ ב- INP. INPמודולטוריםבדרך כלל תלויים באפקט העגול הקוונטי הקוונטי, שהוא רגיש לטמפרטורה עקב תנועת קצה הלהקה הנגרמת כתוצאה מהטמפרטורה. לעומת זאת, תלות הטמפרטורה של מודולטורים מבוססי סיליקון היא קטנה מאוד.

טכנולוגיית פוטוניקה של סיליקון נחשבת בדרך כלל להתאים רק למוצרים בעלי עלות נמוכה, לטווח קצר, בנפח גבוה (יותר ממיליון חלקים בשנה). הסיבה לכך היא שמקובלת כי נדרשת כמות גדולה של יכולת פליקה כדי להפיץ עלויות מסכה ופיתוח, וזוטכנולוגיית סיליקון פוטוניקהיש חסרונות ביצועים משמעותיים ביישומי מוצרים אזוריים וארוכי טווח בעיר. אולם במציאות ההפך הוא הנכון. ביישומים בעלי עלות נמוכה, לטווח קצר, בעל תשואה גבוהה, לייזר פולט פני השטח האנכי (VCSEL) ו-לייזר מיודוד ישיר (לייזר DML): לייזר מווסת ישירות מהווה לחץ תחרותי עצום, והחולשה של טכנולוגיה פוטונית מבוססת סיליקון שאינה יכולה לשלב בקלות לייזרים הפכה לחיסרון משמעותי. לעומת זאת, במטרו, יישומים למרחקים ארוכים, בגלל העדפה לשילוב טכנולוגיית פוטוניקה של סיליקון ועיבוד אותות דיגיטליים (DSP) יחד (שלעתים קרובות בסביבות טמפרטורה גבוהה), זה יתרון יותר להפריד בין הלייזר. בנוסף, טכנולוגיית גילוי קוהרנטית יכולה לפצות על החסרונות של טכנולוגיית פוטוניקה של סיליקון במידה רבה, כמו הבעיה שהזרם האפל קטן בהרבה מהמתנדן המקומי פוטו -זרם. יחד עם זאת, זה לא נכון גם לחשוב כי יש צורך בכמות גדולה של יכולת רקיק בכדי לכסות עלויות מסכות ופיתוח, מכיוון שטכנולוגיית פוטוניקה של סיליקון משתמשת בגדלי צומת שהם גדולים בהרבה ממוליכים למחצה של תחמוצת המתכת המשלימה ביותר (CMOs), כך שהמסכות הנדרשות וריצות הייצור זולות יחסית.