Perbandingan Sistem Bahan Sirkuit Terpadu Fotonik

Perbandingan Sistem Bahan Sirkuit Terpadu Fotonik
Gambar 1 menunjukkan perbandingan dua sistem material, indium fosfor (INP) dan silikon (SI). Kelangkaan indium membuat INP menjadi bahan yang lebih mahal daripada Si. Karena sirkuit berbasis silikon melibatkan pertumbuhan epitaxial yang lebih sedikit, hasil sirkuit berbasis silikon biasanya lebih tinggi daripada sirkuit INP. Di sirkuit berbasis silikon, germanium (GE), yang biasanya hanya digunakan dalamPhotodetector(Detektor Cahaya), membutuhkan pertumbuhan epitaxial, sedangkan dalam sistem INP, bahkan pandu gelombang pasif harus disiapkan oleh pertumbuhan epitaxial. Pertumbuhan epitaxial cenderung memiliki kepadatan cacat yang lebih tinggi daripada pertumbuhan kristal tunggal, seperti dari ingot kristal. Waveguides INP memiliki kontras indeks bias yang tinggi hanya pada transversal, sedangkan pandu gelombang berbasis silikon memiliki kontras indeks bias yang tinggi di kedua transversal dan longitudinal, yang memungkinkan perangkat berbasis silikon untuk mencapai jari-jari lentur yang lebih kecil dan struktur yang lebih kompak lainnya. Ingaasp memiliki celah pita langsung, sedangkan SI dan GE tidak. Akibatnya, sistem material INP lebih unggul dalam hal efisiensi laser. Oksida intrinsik dari sistem INP tidak stabil dan kuat seperti oksida intrinsik Si, silikon dioksida (SiO2). Silikon adalah bahan yang lebih kuat daripada INP, memungkinkan penggunaan ukuran wafer yang lebih besar, yaitu dari 300 mm (segera akan ditingkatkan menjadi 450 mm) dibandingkan dengan 75 mm dalam INP. INPModulatorBiasanya bergantung pada efek Stark yang dikonsumsi kuantum, yang peka terhadap suhu karena pergerakan tepi pita yang disebabkan oleh suhu. Sebaliknya, ketergantungan suhu modulator berbasis silikon sangat kecil.

Teknologi fotonik silikon umumnya dianggap hanya cocok untuk produk berbiaya rendah, jarak pendek, volume tinggi (lebih dari 1 juta buah per tahun). Ini karena diterima secara luas bahwa sejumlah besar kapasitas wafer diperlukan untuk menyebarkan topeng dan biaya pengembangan, dan bahwaTeknologi fotonik silikonmemiliki kelemahan kinerja yang signifikan dalam aplikasi produk regional dan jarak jauh kota ke kota. Namun, pada kenyataannya, yang sebaliknya adalah benar. Dalam aplikasi berbiaya rendah, jarak pendek, hasil tinggi, laser pemancar permukaan rongga vertikal (VCSEL) danLaser Modulasi Langsung (Laser DML): Laser yang dimodulasi secara langsung menimbulkan tekanan kompetitif yang sangat besar, dan kelemahan teknologi fotonik berbasis silikon yang tidak dapat dengan mudah mengintegrasikan laser telah menjadi kerugian yang signifikan. Sebaliknya, dalam aplikasi metro, jarak jauh, karena preferensi untuk mengintegrasikan teknologi fotonik silikon dan pemrosesan sinyal digital (DSP) bersama-sama (yang sering berada di lingkungan suhu tinggi), lebih menguntungkan untuk memisahkan laser. Selain itu, teknologi deteksi yang koheren dapat menebus kekurangan teknologi fotonik silikon sebagian besar, seperti masalah bahwa arus gelap jauh lebih kecil daripada fotokuror osilator lokal. Pada saat yang sama, juga salah untuk berpikir bahwa sejumlah besar kapasitas wafer diperlukan untuk menutupi biaya topeng dan pengembangan, karena teknologi fotonik silikon menggunakan ukuran simpul yang jauh lebih besar daripada semikonduktor logam komplementer yang paling canggih (CMO), sehingga topeng dan produksi yang dibutuhkan relatif murah.