Ulinganisho wa mifumo ya nyenzo za saketi jumuishi za fotoniki

Ulinganisho wa mifumo ya nyenzo za saketi jumuishi za fotoniki
Mchoro 1 unaonyesha ulinganisho wa mifumo miwili ya nyenzo, indium Fosforasi (InP) na silicon (Si). Uhaba wa indium hufanya InP kuwa nyenzo ghali zaidi kuliko Si. Kwa sababu saketi zenye msingi wa silicon huhusisha ukuaji mdogo wa epitaxial, mavuno ya saketi zenye msingi wa silicon kwa kawaida huwa juu kuliko yale ya saketi zenye msingi wa silicon. Katika saketi zenye msingi wa silicon, germanium (Ge), ambayo kwa kawaida hutumika tu katikaKigunduzi cha picha(vigunduzi vya mwanga), inahitaji ukuaji wa epitaxial, ilhali katika mifumo ya InP, hata miongozo ya mawimbi tulivu lazima iandaliwe na ukuaji wa epitaxial. Ukuaji wa epitaxial huwa na msongamano mkubwa wa kasoro kuliko ukuaji wa fuwele moja, kama vile kutoka kwa ingot ya fuwele. Miongozo ya mawimbi ya InP ina utofautishaji mkubwa wa faharasa ya kuakisi tu katika mlalo, ilhali miongozo ya mawimbi inayotegemea silicon ina utofautishaji mkubwa wa faharasa ya kuakisi katika mlalo na mlalo, ambayo inaruhusu vifaa vinavyotegemea silicon kufikia radii ndogo zinazopinda na miundo mingine midogo zaidi. InGaAsP ina pengo la bendi moja kwa moja, huku Si na Ge hazina. Kwa hivyo, mifumo ya nyenzo ya InP ni bora katika suala la ufanisi wa leza. Oksidi asili za mifumo ya InP si imara na imara kama oksidi asili za Si, silicon dioksidi (SiO2). Silicon ni nyenzo yenye nguvu zaidi kuliko InP, ikiruhusu matumizi ya ukubwa mkubwa wa wafer, yaani kutoka 300 mm (hivi karibuni itaboreshwa hadi 450 mm) ikilinganishwa na 75 mm katika InP. InPvidhibitikwa kawaida hutegemea athari ya Stark iliyofungwa kwa quantum, ambayo huguswa na halijoto kutokana na mwendo wa ukingo wa bendi unaosababishwa na halijoto. Kwa upande mwingine, utegemezi wa halijoto wa vidhibiti vinavyotegemea silikoni ni mdogo sana.

Teknolojia ya silicon photonics kwa ujumla inachukuliwa kuwa inafaa tu kwa bidhaa za bei nafuu, za masafa mafupi, na zenye ujazo mkubwa (zaidi ya vipande milioni 1 kwa mwaka). Hii ni kwa sababu inakubaliwa sana kwamba kiasi kikubwa cha uwezo wa wafer kinahitajika ili kusambaza gharama za barakoa na utengenezaji, na kwambateknolojia ya fotoniki ya silikoniina hasara kubwa za utendaji katika matumizi ya bidhaa za kikanda na za masafa marefu kutoka jiji hadi jiji. Hata hivyo, kwa kweli, kinyume chake ni kweli. Katika matumizi ya gharama nafuu, masafa mafupi, yenye mavuno mengi, leza ya wima inayotoa uwazi wa uso (VCSEL) naleza inayobadilishwa moja kwa moja (Leza ya DML): leza iliyobadilishwa moja kwa moja huleta shinikizo kubwa la ushindani, na udhaifu wa teknolojia ya fotoniki inayotegemea silicon ambayo haiwezi kuunganisha leza kwa urahisi imekuwa hasara kubwa. Kwa upande mwingine, katika matumizi ya umbali mrefu, kutokana na upendeleo wa kuunganisha teknolojia ya fotoniki ya silicon na usindikaji wa mawimbi ya dijiti (DSP) pamoja (ambayo mara nyingi huwa katika mazingira ya halijoto ya juu), ni faida zaidi kutenganisha leza. Kwa kuongezea, teknolojia ya kugundua thabiti inaweza kufidia mapungufu ya teknolojia ya fotoniki ya silicon kwa kiasi kikubwa, kama vile tatizo kwamba mkondo mweusi ni mdogo sana kuliko mkondo wa fotoniki wa oscillator wa ndani. Wakati huo huo, pia ni makosa kufikiria kwamba kiasi kikubwa cha uwezo wa wafer kinahitajika ili kufidia gharama za barakoa na maendeleo, kwa sababu teknolojia ya fotoniki ya silicon hutumia ukubwa wa nodi ambao ni mkubwa zaidi kuliko semiconductors za oksidi za chuma za hali ya juu zaidi (CMOS), kwa hivyo barakoa zinazohitajika na uendeshaji wa uzalishaji ni nafuu kiasi.