Ֆոտոնային ինտեգրալային միացումների նյութական համակարգերի համեմատություն

Ֆոտոնային ինտեգրալային միացումների նյութական համակարգերի համեմատություն
Նկար 1-ը ցույց է տալիս երկու նյութական համակարգերի՝ ինդիում-ֆոսֆորի (InP) և սիլիցիումի (Si) համեմատությունը: Ինդիումի հազվադեպությունը InP-ն դարձնում է ավելի թանկ նյութ, քան Si-ն: Քանի որ սիլիցիումի վրա հիմնված սխեմաները ավելի քիչ են էպիտաքսիալ աճ ունենում, սիլիցիումի վրա հիմնված սխեմաների արտադրողականությունը սովորաբար ավելի բարձր է, քան InP սխեմաներինը: Սիլիցիումի վրա հիմնված սխեմաներում գերմանիումը (Ge), որը սովորաբար օգտագործվում է միայնԼուսադետեկտոր(լույսի դետեկտորներ), պահանջում է էպիտաքսիալ աճ, մինչդեռ InP համակարգերում նույնիսկ պասիվ ալիքատարները պետք է պատրաստվեն էպիտաքսիալ աճեցմամբ: Էպիտաքսիալ աճը հակված է ունենալ ավելի բարձր արատների խտություն, քան միաբյուրեղային աճը, օրինակ՝ բյուրեղային ձուլակտորից: InP ալիքատարները բարձր բեկման ցուցիչի կոնտրաստ ունեն միայն լայնակի վրա, մինչդեռ սիլիցիումի վրա հիմնված ալիքատարները բարձր բեկման ցուցիչի կոնտրաստ ունեն և՛ լայնակի, և՛ երկայնական վրա, ինչը թույլ է տալիս սիլիցիումի վրա հիմնված սարքերին հասնել ավելի փոքր ծռման շառավղերի և այլ ավելի կոմպակտ կառուցվածքների: InGaAsP-ն ունի ուղիղ գոտիական բաց, մինչդեռ Si-ն և Ge-ն՝ ոչ: Արդյունքում, InP նյութական համակարգերը գերազանցում են լազերի արդյունավետության առումով: InP համակարգերի ներքին օքսիդները այնքան կայուն և ամուր չեն, որքան Si-ի ներքին օքսիդները՝ սիլիցիումի երկօքսիդը (SiO2): Սիլիցիումն ավելի ամուր նյութ է, քան InP-ն, ինչը թույլ է տալիս օգտագործել ավելի մեծ չափերի թիթեղներ, այսինքն՝ 300 մմ-ից (շուտով կբարձրացվի մինչև 450 մմ)՝ համեմատած InP-ի 75 մմ-ի հետ: InPմոդուլյատորներսովորաբար կախված են քվանտային սահմանափակված Շտարկի էֆեկտից, որը զգայուն է ջերմաստիճանի նկատմամբ՝ ջերմաստիճանի պատճառով առաջացած գոտու եզրերի շարժման պատճառով։ Ի տարբերություն դրա, սիլիցիումային մոդուլյատորների ջերմաստիճանային կախվածությունը շատ փոքր է։

Սիլիկոնային ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիան ընդհանուր առմամբ համարվում է հարմար միայն ցածրարժեք, կարճաժամկետ, մեծ ծավալի արտադրանքի համար (տարեկան ավելի քան 1 միլիոն հատ): Դա պայմանավորված է նրանով, որ լայնորեն ընդունված է, որ դիմակի և մշակման ծախսերը բաշխելու համար անհրաժեշտ է մեծ քանակությամբ վաֆլիի տարողություն, և որսիլիցիումային ֆոտոնիկայի տեխնոլոգիաունի զգալի թերություններ քաղաքից քաղաք տարածաշրջանային և երկար հեռավորությունների արտադրանքի կիրառման մեջ: Իրականում, սակայն, հակառակն է ճիշտ: Ցածր գնով, կարճ հեռավորության, բարձր արդյունավետությամբ կիրառման դեպքում, ուղղահայաց խոռոչի մակերեսային ճառագայթող լազերը (VCSEL) ևուղղակի մոդուլացված լազեր (DML լազեր): ուղղակիորեն մոդուլացված լազերը հսկայական մրցակցային ճնշում է ստեղծում, և սիլիցիումի վրա հիմնված ֆոտոնային տեխնոլոգիայի թուլությունը, որը չի կարող հեշտությամբ ինտեգրել լազերները, դարձել է էական թերություն: Ի տարբերություն դրա, մետրոպոլիտենային, երկար հեռավորությունների կիրառություններում, սիլիցիումի ֆոտոնային տեխնոլոգիայի և թվային ազդանշանի մշակման (DSP) ինտեգրման նախընտրության պատճառով (որը հաճախ տեղի է ունենում բարձր ջերմաստիճանի միջավայրերում), ավելի ձեռնտու է լազերը առանձնացնելը: Բացի այդ, կոհերենտ հայտնաբերման տեխնոլոգիան կարող է մեծապես փոխհատուցել սիլիցիումի ֆոտոնային տեխնոլոգիայի թերությունները, ինչպիսիք են այն խնդիրը, որ մութ հոսանքը շատ ավելի փոքր է, քան տեղային օսցիլյատորի լուսահոսանքը: Միևնույն ժամանակ, սխալ է նաև մտածել, որ դիմակի և մշակման ծախսերը հոգալու համար անհրաժեշտ է մեծ քանակությամբ վաֆլիի տարողություն, քանի որ սիլիցիումի ֆոտոնային տեխնոլոգիան օգտագործում է հանգույցների չափսեր, որոնք շատ ավելի մեծ են, քան ամենաառաջադեմ լրացուցիչ մետաղական օքսիդային կիսահաղորդիչները (CMOS), ուստի անհրաժեշտ դիմակները և արտադրական հոսքերը համեմատաբար էժան են: