फोटोनिक एकात्मिक सर्किट सामग्री प्रणालींची तुलना

फोटोनिक एकात्मिक सर्किट सामग्री प्रणालींची तुलना
आकृती १ मध्ये इंडियम फॉस्फरस (InP) आणि सिलिकॉन (Si) या दोन पदार्थ प्रणालींची तुलना दर्शविली आहे. इंडियमच्या दुर्मिळतेमुळे InP हा Si पेक्षा अधिक महाग पदार्थ ठरतो. सिलिकॉन-आधारित सर्किट्समध्ये एपिटॅक्सियल वाढ कमी होत असल्यामुळे, सिलिकॉन-आधारित सर्किट्सचे उत्पादन (yield) सामान्यतः InP सर्किट्सपेक्षा जास्त असते. सिलिकॉन-आधारित सर्किट्समध्ये, जर्मेनियम (Ge), जे सामान्यतः फक्त वापरले जातेफोटोडिटेक्टर(प्रकाश डिटेक्टर), यासाठी एपिटॅक्सियल वाढीची आवश्यकता असते, तर InP प्रणालींमध्ये, निष्क्रिय वेव्हगाईड्स देखील एपिटॅक्सियल वाढीद्वारे तयार करावे लागतात. एपिटॅक्सियल वाढीमध्ये, क्रिस्टल इंगॉटपासून होणाऱ्या सिंगल क्रिस्टल वाढीपेक्षा, दोषांची घनता जास्त असण्याची शक्यता असते. InP वेव्हगाईड्समध्ये उच्च अपवर्तक निर्देशांक तफावत फक्त ट्रान्सव्हर्समध्ये असते, तर सिलिकॉन-आधारित वेव्हगाईड्समध्ये ट्रान्सव्हर्स आणि लाँजिट्युडिनल दोन्ही दिशांमध्ये उच्च अपवर्तक निर्देशांक तफावत असते, ज्यामुळे सिलिकॉन-आधारित उपकरणांना लहान बेंडिंग त्रिज्या आणि इतर अधिक संक्षिप्त संरचना साध्य करता येतात. InGaAsP मध्ये डायरेक्ट बँड गॅप असतो, तर Si आणि Ge मध्ये नसतो. परिणामी, लेझर कार्यक्षमतेच्या बाबतीत InP मटेरियल सिस्टीम्स श्रेष्ठ आहेत. InP सिस्टीम्सचे इंट्रिन्सिक ऑक्साइड्स हे Si च्या इंट्रिन्सिक ऑक्साइड्स, सिलिकॉन डायऑक्साइड (SiO2) इतके स्थिर आणि मजबूत नसतात. सिलिकॉन हे InP पेक्षा अधिक मजबूत मटेरियल आहे, ज्यामुळे मोठ्या वेफर आकारांचा वापर शक्य होतो, म्हणजेच InP मधील ७५ मिमीच्या तुलनेत ३०० मिमी पासून (लवकरच ४५० मिमी पर्यंत अपग्रेड केले जाईल).मॉड्युलेटरसामान्यतः क्वांटम-कॉन्फाइन्ड स्टार्क इफेक्टवर अवलंबून असतात, जो तापमानामुळे होणाऱ्या बँड एजच्या हालचालीमुळे तापमान-संवेदनशील असतो. याउलट, सिलिकॉन-आधारित मॉड्युलेटर्सची तापमान-अवलंबित्वता खूपच कमी असते.

सिलिकॉन फोटोनिक्स तंत्रज्ञान सामान्यतः केवळ कमी किमतीच्या, कमी पल्ल्याच्या, मोठ्या प्रमाणातील उत्पादनांसाठी (प्रति वर्ष १० लाखांपेक्षा जास्त नग) योग्य मानले जाते. याचे कारण असे की, मास्क आणि विकासाचा खर्च विभागण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात वेफर क्षमतेची आवश्यकता असते, हे सर्वमान्य आहे.सिलिकॉन फोटोनिक्स तंत्रज्ञानशहर-ते-शहर प्रादेशिक आणि लांब पल्ल्याच्या उत्पादन अनुप्रयोगांमध्ये कामगिरीचे लक्षणीय तोटे आहेत. तथापि, प्रत्यक्षात याच्या उलट सत्य आहे. कमी किमतीच्या, कमी पल्ल्याच्या, उच्च-उत्पादनाच्या अनुप्रयोगांमध्ये, व्हर्टिकल कॅव्हिटी सरफेस-एमिटिंग लेझर (VCSEL) आणिथेट-मॉड्युलेटेड लेझर (डीएमएल लेझरथेट मॉड्युलेटेड लेझरमुळे प्रचंड स्पर्धात्मक दबाव निर्माण होतो आणि सिलिकॉन-आधारित फोटोनिक तंत्रज्ञानाची लेझर सहजपणे एकत्रित न करण्याची कमकुवतता हा एक मोठा तोटा बनला आहे. याउलट, मेट्रो आणि लांब पल्ल्याच्या अनुप्रयोगांमध्ये, सिलिकॉन फोटोनिक्स तंत्रज्ञान आणि डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग (DSP) यांना एकत्र जोडण्याच्या पसंतीमुळे (जे अनेकदा उच्च तापमानाच्या वातावरणात असते), लेझर वेगळे ठेवणे अधिक फायदेशीर ठरते. याव्यतिरिक्त, कोहेरेंट डिटेक्शन तंत्रज्ञान सिलिकॉन फोटोनिक्स तंत्रज्ञानाच्या उणिवा मोठ्या प्रमाणात भरून काढू शकते, जसे की डार्क करंट हा लोकल ऑसिलेटर फोटोकरंटपेक्षा खूपच लहान असण्याची समस्या. त्याच वेळी, मास्क आणि विकासाचा खर्च भागवण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात वेफर क्षमतेची आवश्यकता असते, असा विचार करणे देखील चुकीचे आहे, कारण सिलिकॉन फोटोनिक्स तंत्रज्ञान सर्वात प्रगत कॉम्प्लिमेंटरी मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर (CMOS) पेक्षा खूप मोठ्या नोड आकारांचा वापर करते, त्यामुळे आवश्यक मास्क आणि उत्पादन रन तुलनेने स्वस्त असतात.