फोटोनिक एकीकृत परिपथ सामग्री प्रणालियों की तुलना

फोटोनिक एकीकृत परिपथ सामग्री प्रणालियों की तुलना
चित्र 1 में दो पदार्थ प्रणालियों, इंडियम फॉस्फोरस (InP) और सिलिकॉन (Si) की तुलना दर्शाई गई है। इंडियम की दुर्लभता के कारण InP, Si की तुलना में अधिक महंगा पदार्थ है। चूंकि 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 केवल कुछ ही अवस्थाओं में किया जाता है, का उपयोग सिलिकॉन में किया जाता है।फोटोडिटेक्टर(प्रकाश डिटेक्टरसिलिकॉन-आधारित वेवगाइड्स (InGaAsP) में एपिटैक्सियल वृद्धि की आवश्यकता होती है, जबकि InP प्रणालियों में निष्क्रिय वेवगाइड्स को भी एपिटैक्सियल वृद्धि द्वारा तैयार किया जाना चाहिए। एपिटैक्सियल वृद्धि में एकल क्रिस्टल वृद्धि (जैसे क्रिस्टल पिंड से) की तुलना में दोष घनत्व अधिक होता है। InP वेवगाइड्स में उच्च अपवर्तक सूचकांक कंट्रास्ट केवल अनुप्रस्थ दिशा में होता है, जबकि सिलिकॉन-आधारित वेवगाइड्स में उच्च अपवर्तक सूचकांक कंट्रास्ट अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य दोनों दिशाओं में होता है, जिससे सिलिकॉन-आधारित उपकरणों को छोटे बेंडिंग त्रिज्या और अन्य अधिक सघन संरचनाएं प्राप्त करने में मदद मिलती है। InGaAsP में प्रत्यक्ष बैंड गैप होता है, जबकि Si और Ge में नहीं होता। परिणामस्वरूप, लेजर दक्षता के मामले में InP सामग्री प्रणालियां श्रेष्ठ हैं। InP प्रणालियों के आंतरिक ऑक्साइड Si के आंतरिक ऑक्साइड, सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2) जितने स्थिर और मजबूत नहीं होते हैं। सिलिकॉन InP की तुलना में अधिक मजबूत सामग्री है, जिससे InP में 75 mm की तुलना में 300 mm (जल्द ही 450 mm तक अपग्रेड किया जाएगा) से बड़े वेफर आकार का उपयोग संभव हो पाता है।माड्युलेटर्सआमतौर पर ये क्वांटम-सीमित स्टार्क प्रभाव पर निर्भर करते हैं, जो तापमान के कारण बैंड एज मूवमेंट की वजह से तापमान के प्रति संवेदनशील होता है। इसके विपरीत, सिलिकॉन-आधारित मॉड्युलेटरों की तापमान निर्भरता बहुत कम होती है।

सिलिकॉन फोटोनिक्स तकनीक को आम तौर पर केवल कम लागत, कम उत्पादन क्षमता और अधिक मात्रा में उत्पादन (प्रति वर्ष 10 लाख से अधिक पीस) वाले उत्पादों के लिए ही उपयुक्त माना जाता है। इसका कारण यह है कि यह व्यापक रूप से स्वीकार किया जाता है कि मास्क और विकास लागतों को वितरित करने 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 कमियां हैं। हालांकि, वास्तविकता में, इसका उल्टा सच है। कम लागत, कम दूरी और उच्च उपज वाले अनुप्रयोगों में, वर्टिकल कैविटी सरफेस-एमिटिंग लेजर (VCSEL) औरप्रत्यक्ष-मॉड्यूलेटेड लेजर (डीएमएल लेजरडायरेक्ट मॉड्यूलेटेड लेजर से प्रतिस्पर्धा का जबरदस्त दबाव बनता है, और सिलिकॉन-आधारित फोटोनिक तकनीक की यह कमजोरी कि इसमें लेजर को आसानी से एकीकृत नहीं किया जा सकता, एक महत्वपूर्ण खामी बन गई है। इसके विपरीत, मेट्रो और 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 रखना अधिक लाभदायक होता है। इसके अलावा, सुसंगत पहचान तकनीक सिलिकॉन फोटोनिक्स तकनीक की कमियों को काफी हद तक दूर कर सकती है, जैसे कि डार्क करंट का लोकल ऑसिलेटर फोटोकरंट से काफी कम होना। साथ ही, यह सोचना भी गलत है कि मास्क और विकास लागत को कवर करने के लिए बड़ी मात्रा में वेफर क्षमता की आवश्यकता होती है, क्योंकि सिलिकॉन फोटोनिक्स तकनीक में उपयोग किए जाने वाले नोड का आकार सबसे उन्नत कॉम्प्लीमेंट्री मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर्स (सीएमओएस) से कहीं अधिक बड़ा होता है, इसलिए आवश्यक मास्क और उत्पादन अपेक्षाकृत सस्ते होते हैं।