So sánh các hệ thống vật liệu mạch tích hợp quang tử

So sánh các hệ thống vật liệu mạch tích hợp quang tử
Hình 1 thể hiện sự so sánh giữa hai hệ vật liệu, Phốt pho indi (InP) và silicon (Si). Sự hiếm có của indi khiến InP trở thành vật liệu đắt tiền hơn Si. Bởi vì các mạch dựa trên silicon ít có sự tăng trưởng epiticular hơn nên hiệu suất của các mạch dựa trên silicon thường cao hơn so với các mạch InP. Trong các mạch dựa trên silicon, germanium (Ge), thường chỉ được sử dụng trongBộ tách sóng quang(máy dò ánh sáng), đòi hỏi sự tăng trưởng epiticular, trong khi ở các hệ thống InP, ngay cả các ống dẫn sóng thụ động cũng phải được chuẩn bị bằng sự tăng trưởng epiticular. Sự tăng trưởng epiticular có xu hướng có mật độ khuyết tật cao hơn sự tăng trưởng đơn tinh thể, chẳng hạn như từ một thỏi tinh thể. Ống dẫn sóng InP có độ tương phản chiết suất cao chỉ theo chiều ngang, trong khi ống dẫn sóng dựa trên silicon có độ tương phản chiết suất cao theo cả chiều ngang và chiều dọc, cho phép các thiết bị dựa trên silicon đạt được bán kính uốn nhỏ hơn và các cấu trúc khác nhỏ gọn hơn. InGaAsP có khoảng cách băng tần trực tiếp, trong khi Si và Ge thì không. Kết quả là hệ thống vật liệu InP vượt trội hơn về hiệu suất laser. Các oxit nội tại của hệ thống InP không ổn định và bền vững như các oxit nội tại của Si, silicon dioxide (SiO2). Silicon là vật liệu bền hơn InP, cho phép sử dụng các kích thước wafer lớn hơn, tức là từ 300 mm (sắp được nâng cấp lên 450 mm) so với 75 mm ở InP. trong Pbộ điều biếnthường phụ thuộc vào hiệu ứng Stark giới hạn lượng tử, hiệu ứng này nhạy cảm với nhiệt độ do chuyển động của cạnh dải do nhiệt độ gây ra. Ngược lại, sự phụ thuộc vào nhiệt độ của bộ điều biến dựa trên silicon là rất nhỏ.

Công nghệ quang tử silicon thường được coi là chỉ phù hợp với các sản phẩm giá rẻ, tầm ngắn, khối lượng lớn (hơn 1 triệu chiếc mỗi năm). Điều này là do người ta chấp nhận rộng rãi rằng cần một lượng lớn công suất wafer để phân bổ chi phí mặt nạ và phát triển, đồng thời điều đócông nghệ quang tử siliconcó những nhược điểm đáng kể về hiệu suất trong các ứng dụng sản phẩm đường dài và khu vực từ thành phố này sang thành phố khác. Tuy nhiên, trên thực tế thì điều ngược lại mới đúng. Trong các ứng dụng chi phí thấp, tầm ngắn, năng suất cao, laser phát xạ bề mặt khoang dọc (VCSEL) vàlaser điều chế trực tiếp (Laser DML): laser được điều chế trực tiếp gây ra áp lực cạnh tranh rất lớn và điểm yếu của công nghệ quang tử dựa trên silicon là không thể dễ dàng tích hợp laser đã trở thành một bất lợi đáng kể. Ngược lại, trong các ứng dụng metro, đường dài, do ưu tiên tích hợp công nghệ quang tử silicon và xử lý tín hiệu số (DSP) với nhau (thường xảy ra trong môi trường nhiệt độ cao) nên việc tách tia laser sẽ có lợi hơn. Ngoài ra, công nghệ phát hiện mạch lạc có thể bù đắp những thiếu sót của công nghệ quang tử silicon ở mức độ lớn, chẳng hạn như vấn đề dòng điện tối nhỏ hơn nhiều so với dòng quang dao động cục bộ. Đồng thời, cũng sai lầm khi nghĩ rằng cần một lượng lớn công suất wafer để trang trải chi phí phát triển và mặt nạ, bởi vì công nghệ quang tử silicon sử dụng kích thước nút lớn hơn nhiều so với chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung tiên tiến nhất (CMOS), vì vậy số lượng mặt nạ cần thiết và quá trình sản xuất tương đối rẻ.