Схем. Характеристики интегрально-оптических

Материалы, используемые для подложки оптических интегральных схем:

Выбор материала для подложки, на основе которой изготовляется оптическая интегральная схема, очень сильно зависит от функций, выполняемых ОИС. В большинстве случаев ОИС может включать в себя несколько различных оптических элементов, например источник излучения, модуляторы и детекторы, и ни один из материалов для подложки не будет оптимальным для их изготовления.

Поэтому необходимо найти некое компромиссное решение. Первый шаг состоит в том, чтобы решить, какой предпочесть подход (гибридный или монолитный), как это рассматривается ниже.
Имеются два основных вида оптических интегральных микросхем. Одним из них являются гибридные микросхемы, в которых два или более материала каким-то способом соединяются вместе для оптимизации характеристик различных устройств. К другому виду относятся монолитные ОИС, в которых для всех элементов используется один материал. Так как многие ОИС потребуют использования источника света, то монолитные микросхемы можно изготовлять лишь из оптически активных материалов, например из полупроводниковых материалов: арсенид галлия, арсенид-
алюминий галлия, фосфид-арсенид галлия, арсенид галлия-индия и др. полупроводники III-V и II – IV групп с прямой запрещенной зоной.

Пассивные материалы, например, кварц, танталат лития, ниобат лития, пятиокись тантала, пятиокись ниобия, также можно использовать в качестве материала для подложки, но с внешним источником света (полупроводниковым лазером), который каким-то образом оптически и механически должен соединяться с подложкой.

Основным преимуществом гибридного подхода является то, что ОИС можно изготовлять с использованием существующей технологии и объединением элементов, которые в основном оп- тимизированы для данного материала. Например, одной из самых ранних ОИС, выполнявшей функцию сложной системы, был анализатор спектра радиочастоты, который состоял из серийно выпускаемого лазерного диода на основе GaAlAs и кремниевой фотодиодной линейки детекторов с акустооптическим модулятором на подложке из ниобата лития. Гибридное стыковое соединение было использовано для эффективной связи как лазера, так и фотодиодной линейки с подложкой из LiNbО₃. В этом случае гибридный подход сделал возможным комбинирование хорошо разработанных
GaAlAs-лазеров на гетероструктурах, акустооптических модуляторов на LiNbО₃ и кремниевых фотодидных матриц.
Хотя гибридный подход при изготовлении ОИС представляет собой удобный метод получения схем с широким спектром выполняемых операций, он обладает тем недостатком, что места связи различных элементов схемы могут приводить к рассогласованию и даже ее отказу из-за вибраций и тепловых деформаций. Кроме того, использование подхода, основанного на изготовлении монолитных ОИС, в конце концов обходится дешевле при массовом производстве, так как можно использовать автоматизированное поточное производство.
В настоящее время разработаны следующие элементы ОИС:

Элемент	Возможность согласования с волноводом
Лазер Детектор Элемент связи Переключатель Модулятор Волноводный фильтр Усилитель Линза Акустический преобразователь Поляризатор Отражательный элемент Дифракционная решетка Приборы с зарядовой связью Полевой транзистор Осциллятор Ганна	+ + + + + + + + + + + + + - -