फोटोनिक एकीकृत सर्किट सामग्री प्रणालियों की तुलना

फोटोनिक एकीकृत सर्किट सामग्री प्रणालियों की तुलना
चित्र 1 दो पदार्थ प्रणालियों, इंडियम फॉस्फोरस (InP) और सिलिकॉन (Si) की तुलना दर्शाता है। इंडियम की दुर्लभता InP को Si की तुलना में अधिक महंगा पदार्थ बनाती है। चूँकि सिलिकॉन-आधारित परिपथों में एपिटैक्सियल वृद्धि कम होती है, इसलिए सिलिकॉन-आधारित परिपथों की उपज आमतौर पर InP परिपथों की तुलना में अधिक होती है। सिलिकॉन-आधारित परिपथों में, जर्मेनियम (Ge), जिसका उपयोग आमतौर पर केवलफोटोडिटेक्टर(प्रकाश संसूचक), के लिए एपीटैक्सियल वृद्धि की आवश्यकता होती है, जबकि InP प्रणालियों में, निष्क्रिय वेवगाइड भी एपीटैक्सियल वृद्धि द्वारा तैयार किए जाने चाहिए। एपीटैक्सियल वृद्धि में एकल क्रिस्टल वृद्धि, जैसे कि क्रिस्टल पिंड से, की तुलना में दोष घनत्व अधिक होता है। InP वेवगाइड में केवल अनुप्रस्थ में उच्च अपवर्तनांक कंट्रास्ट होता है, जबकि सिलिकॉन-आधारित वेवगाइड में अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य दोनों में उच्च अपवर्तनांक कंट्रास्ट होता है, जो सिलिकॉन-आधारित उपकरणों को छोटी बंकन त्रिज्या और अन्य अधिक सघन संरचनाएँ प्राप्त करने की अनुमति देता है। InGaAsP में एक प्रत्यक्ष बैंड अंतराल होता है, जबकि Si और Ge में नहीं होता। परिणामस्वरूप, InP पदार्थ प्रणालियाँ लेज़र दक्षता की दृष्टि से श्रेष्ठ होती हैं। InP प्रणालियों के आंतरिक ऑक्साइड, Si, सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2) के आंतरिक ऑक्साइड जितने स्थिर और मजबूत नहीं होते। सिलिकॉन, InP की तुलना में अधिक मजबूत पदार्थ है, जिससे बड़े वेफर आकार, अर्थात् 300 मिमी (जल्द ही 450 मिमी तक उन्नत किया जाएगा) का उपयोग संभव होता है, जबकि InP में 75 मिमी होता है। InPमाड्युलेटर्सआमतौर पर क्वांटम-सीमित स्टार्क प्रभाव पर निर्भर करते हैं, जो तापमान के कारण बैंड एज मूवमेंट के कारण तापमान-संवेदनशील होता है। इसके विपरीत, सिलिकॉन-आधारित मॉड्यूलेटर की तापमान पर निर्भरता बहुत कम होती है।

सिलिकॉन फोटोनिक्स तकनीक को आमतौर पर केवल कम लागत, कम दूरी और उच्च मात्रा वाले उत्पादों (प्रति वर्ष 10 लाख से ज़्यादा) के लिए ही उपयुक्त माना जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह व्यापक रूप से स्वीकार किया जाता है कि मास्क और विकास लागत को फैलाने के लिए बड़ी मात्रा में वेफर क्षमता की आवश्यकता होती है, और यह किसिलिकॉन फोटोनिक्स प्रौद्योगिकीशहर-दर-शहर क्षेत्रीय और लंबी दूरी के उत्पाद अनुप्रयोगों में इसके प्रदर्शन में महत्वपूर्ण कमियाँ हैं। हालाँकि, वास्तविकता इसके विपरीत है। कम लागत, कम दूरी, उच्च-उत्पादन अनुप्रयोगों में, वर्टिकल कैविटी सरफेस-एमिटिंग लेज़र (VCSEL) औरप्रत्यक्ष-संग्राहक लेज़र (डीएमएल लेजर) : प्रत्यक्ष रूप से मॉड्यूलेटेड लेज़र भारी प्रतिस्पर्धात्मक दबाव पैदा करता है, और सिलिकॉन-आधारित फोटोनिक तकनीक की कमज़ोरी, जो लेज़रों को आसानी से एकीकृत नहीं कर पाती, एक बड़ी कमी बन गई है। इसके विपरीत, मेट्रो और लंबी दूरी के अनुप्रयोगों में, सिलिकॉन फोटोनिक्स तकनीक और डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग (DSP) को एक साथ एकीकृत करने की प्राथमिकता (जो अक्सर उच्च तापमान वाले वातावरण में होती है) के कारण, लेज़र को अलग करना ज़्यादा फ़ायदेमंद होता है। इसके अलावा, सुसंगत पहचान तकनीक सिलिकॉन फोटोनिक्स तकनीक की कमियों को काफी हद तक पूरा कर सकती है, जैसे कि यह समस्या कि डार्क करंट स्थानीय ऑसिलेटर फोटोकरंट से बहुत छोटा होता है। साथ ही, यह सोचना भी ग़लत है कि मास्क और विकास लागत को पूरा करने के लिए बड़ी मात्रा में वेफर क्षमता की आवश्यकता होती है, क्योंकि सिलिकॉन फोटोनिक्स तकनीक ऐसे नोड आकारों का उपयोग करती है जो सबसे उन्नत पूरक धातु ऑक्साइड अर्धचालकों (CMOS) से बहुत बड़े होते हैं, इसलिए आवश्यक मास्क और उत्पादन अपेक्षाकृत सस्ते होते हैं।