Y11T35 【通信基础】磷化铟InP集成
InP是咱们光模块经常会用到的一个光学材料，磷化铟InP，这个化合物半导体材料也经常会提到一个集成光学的概念，用InP集成来对比SiPh硅光集成。
今天略做个基础解释，InP是化合物，是半导体，是光学晶体。
化合物说的是两个及两个以上的元素合成的物质，铟In与磷P可以形成InP。
半导体说的是电学特性，利用半导体掺杂形成P型N型半导体，用来做二极管、三极管、场效应管等等。
光学晶体说的是这种材料透光，并以晶体规则分布。
透光，可以用来做波导。
光学半导体，可以利用半导体对电流电场电压等电学控制实现光学与电学的转换，
如激光器，利用PN结引入电流，并且把电流的能量转换为光能。
如探测器，吸收光能，并且通过PN结的半导体设计把电流引出来。
如电光调制器，利用PN结的反偏电场设计，调控光学折射率，实现光学调制。Y11T29 【通信基础】马赫曾德MZ、马赫曾德调制器MZM
如电吸收调制器，利用PN结反偏电场控制光的吸收比例，实现光学调制。
InP是半导体，也是光学晶体，可以用来做这些事情。
同样的，硅是半导体，硅也是光学晶体，也可以用来做类似InP的这些功能，所以常常把这两个材料用来做集成光学的对比。
Inp在电学上呈现半导体特性，原子以闪锌矿结构规则排列，呈现晶体形态，且对光纤通信波段透明，是光学晶体。
Inp是化合物，是通过P与In的化学反应生成纯净物，再将纯净的多晶InP制作成单晶Inp
InP的晶锭的直径比较小，常用的有两吋，三吋或者更大一点的。总的来说，常见的GaAs和硅的晶锭的直径比InP要大一些。
之后把晶锭切薄片，制作晶圆。
再然后，InP晶圆上通过MBE或者MOCVD工艺来逐层生长InP系的薄膜。MOCVD用的更多一些。
MOCVD叫做金属有机化合物气相沉积，就是利用金属有机化合物的气体作为化学反应的前驱体，发生反应后，留下无机化合物薄膜，其他无用反应物以废气被排出去。
InP系，就是与InP材料结构类似，但略有不同的材料，如InGaAs，InGaAsP，AlGaInAs...等三元化合物、四元化合物，甚至是五元化合物（用的很少）
在晶圆上逐层生长各类需要的InP系材料，并且制作相应的结构，实现不同的功能设计。
常见的通信用的DFB激光器，用InP材料来做，单颗DFB激光器芯片是比较常见的，通常叫做InP材料的DFB，而不叫“集成”
虽然DFB很少采用集成方案，但也不是一点没有，也有些厂家选择多个DFB做阵列集成。
基于GaAs材料的VCSEL激光器，很多厂家做VCSEL阵列集成，而基于InP材料的DFB则很少厂家选择DFB阵列集成，原因在于VCSEL是多模输出，不需要控制模式。但DFB是单（横）模且单纵模的激光器，如果阵列设计的话，常用的工艺的模式是挑选的，而非设计出来的。阵列会影响单模成品率，也会影响失效率。
InP材料除了做常见的DFB激光器，EML（内含DFB激光器），还会用来做可调谐激光器。
可调谐激光器通常采用游标效应来实现宽范围调谐，包括了多组光栅设计，相位控制，增益区以及放大区SOA，有时候这类激光器也称之为InP集成窄线宽波长可调谐激光器。
现在相干光模块会用到IQ调制器，里边包括了多个MZ调制器，相移器，部分厂家还包括了偏振控制单元以及SOA放大区。这些也会称为InP集成调制器。
InP调制器的切面结构，不同厂家MOCVD的层会不同，有PIN结构，有NIPN结构，即使是PIN结构，也有深刻蚀和浅刻蚀等不同的设计。
所谓的PIN，就是P型InP，本征I波导层InGaAsP，以及N型InP的叠层设计。
NIPN，就是N型InP、本征I波导层InGaAsP、本征I波导层InGaAsP、N型InP的叠层设计。
P与N是半导体二极管的基础单元。
刚才说的是InP调制器的波导叠层结构。调制器还需要电极，InP调制器的电极设计，与硅光的电极，铌酸锂的电极，不太一样。
早些年用条状的行波电极，现在多用容性负载的行波电极来提高带宽。
InP集成还可以用于相关接收端ICR的功能，包括波导，SSC模场转换、MMI干涉结构，以及PD探测。
无源波导是在InP之间加一层高折射率的InGaAsP，是大多数厂家选择。
各层的设计，是需要计算与仿真的，如下例。
探测器需要光电转换，还需要有光学吸收层以及电极设计。
大多数InP集成的厂家，选择激光器、ICR、调制器功能区分类，也有厂家选择调制器与ICR相干接收机二合一功能集成，极少厂家选择激光器、ICR与调制器在一片晶圆上制作。
主要考虑的就是化合物半导体的失效率较高，集成度越高，则可靠性与制造成本越难控制。
反过来，硅光集成的集成度通常比InP的集成度更高，原因在于，二者虽然都是半导体光学材料，可但是硅不是化合物，硅的单质晶体特性给它带来了高可靠性的一些优势。
下图是调制器与ICR集成、SOA集成，但没有选择可调谐激光器的进一步集成。
InP材料做SSC、偏振控制比较难，这是相对于硅光集成技术而言的。但也不是不能做，产业也有些研究。
无源的SSC模场转换
InP材料的片上集成偏振旋转与控制的隔离器。
偏振控制是通过斜边灰度控制实现的。
还有一些偏振分离设计
在光纤通信的模块设计里，InP主要考虑的是光学性能的设计，即使它是个半导体，这个电学的半导体结构通常也是为了光电功能来设计的，如激光器，调制器与探测器。
实际上利用n型p型半导体做电路，理论上不挑材料，基于InP这个半导体材料当然也是可以做集成电路的，但产业很少选择这么做，主要原因就是InP的合成工艺复杂，晶圆很小，导致其性能虽好但成本很高。
