फोटोनिक एकीकृत सर्किट सामग्री प्रणालियों की तुलना

फोटोनिक एकीकृत सर्किट सामग्री प्रणालियों की तुलना
चित्र 1 में दो सामग्री प्रणालियों, इंडियम फॉस्फोरस (InP) और सिलिकॉन (Si) की तुलना दिखाई गई है। इंडियम की दुर्लभता InP को Si की तुलना में अधिक महंगी सामग्री बनाती है। क्योंकि सिलिकॉन-आधारित सर्किट में कम एपिटैक्सियल वृद्धि शामिल होती है, इसलिए सिलिकॉन-आधारित सर्किट की उपज आमतौर पर InP सर्किट की तुलना में अधिक होती है। सिलिकॉन-आधारित सर्किट में, जर्मेनियम (Ge), जिसका आमतौर पर केवल उपयोग किया जाता हैफोटोडिटेक्टर(प्रकाश डिटेक्टर), को एपिटैक्सियल वृद्धि की आवश्यकता होती है, जबकि InP सिस्टम में, निष्क्रिय वेवगाइड को भी एपिटैक्सियल वृद्धि द्वारा तैयार किया जाना चाहिए। एपिटैक्सियल वृद्धि में एकल क्रिस्टल वृद्धि की तुलना में दोष घनत्व अधिक होता है, जैसे कि क्रिस्टल पिंड से। 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 छोटे झुकने वाले रेडी और अन्य अधिक कॉम्पैक्ट संरचनाओं को प्राप्त करने की अनुमति देता है। InGaAsP में एक सीधा बैंड गैप होता है, जबकि Si और Ge में नहीं होता है। नतीजतन, InP सामग्री प्रणाली लेजर दक्षता के मामले में बेहतर है। InP सिस्टम के आंतरिक ऑक्साइड Si, सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2) के आंतरिक ऑक्साइड की तरह स्थिर और मजबूत नहीं हैं। सिलिकॉन InP की तुलना में एक मजबूत सामग्री है, जो बड़े वेफर आकारों का उपयोग करने की अनुमति देता है, यानी InP में 75 मिमी की तुलना में 300 मिमी (जल्द ही 450 मिमी तक अपग्रेड किया जाएगा)। InPमाड्युलेटर्सआमतौर पर क्वांटम-सीमित स्टार्क प्रभाव पर निर्भर करता है, जो तापमान के कारण बैंड एज मूवमेंट के कारण तापमान-संवेदनशील होता है। इसके विपरीत, सिलिकॉन-आधारित मॉड्यूलेटर की तापमान निर्भरता बहुत कम है।

सिलिकॉन फोटोनिक्स तकनीक को आम तौर पर केवल कम लागत, कम दूरी, उच्च मात्रा वाले उत्पादों (प्रति वर्ष 1 मिलियन से अधिक टुकड़े) के लिए 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 महत्वपूर्ण प्रदर्शन नुकसान हैं। हालांकि, वास्तविकता में, विपरीत सच है। कम लागत, कम दूरी, उच्च उपज अनुप्रयोगों में, ऊर्ध्वाधर गुहा सतह उत्सर्जक लेजर (VCSEL) औरप्रत्यक्ष-संग्राहक लेजर (डीएमएल लेजर): सीधे मॉड्यूलेटेड लेजर एक बहुत बड़ा प्रतिस्पर्धी दबाव पैदा करता है, और सिलिकॉन-आधारित फोटोनिक तकनीक की कमजोरी जो आसानी से लेजर को एकीकृत नहीं कर सकती है, एक महत्वपूर्ण नुकसान बन गई है। इसके विपरीत, मेट्रो, लंबी दूरी के अनुप्रयोगों में, सिलिकॉन फोटोनिक्स तकनीक और डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग (डीएसपी) को एक साथ एकीकृत करने की प्राथमिकता के कारण (जो अक्सर उच्च तापमान वाले वातावरण में होता है), लेजर को अलग करना अधिक फायदेमंद होता है। इसके अलावा, सुसंगत पता लगाने की तकनीक सिलिकॉन फोटोनिक्स तकनीक की कमियों को काफी हद तक पूरा कर सकती है, जैसे कि समस्या यह है कि डार्क करंट स्थानीय ऑसिलेटर फोटोकरंट की तुलना में बहुत छोटा है। साथ ही, यह सोचना भी गलत है कि मास्क और विकास लागतों को कवर करने के लिए बड़ी मात्रा में वेफर क्षमता की आवश्यकता होती है, क्योंकि सिलिकॉन फोटोनिक्स तकनीक नोड आकारों का उपयोग करती है जो सबसे उन्नत पूरक धातु ऑक्साइड अर्धचालकों (सीएमओएस) की तुलना में बहुत बड़े होते हैं, इसलिए आवश्यक मास्क और उत्पादन रन अपेक्षाकृत सस्ते होते हैं।