[發明專利]一種二硫化鉬薄膜輔助的熱光調制器

在審

• 申請號: 202011251586.0
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112526771A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 甘雪濤;黎志文
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種二硫化鉬薄膜輔助的熱光調制器，包括二硫化鉬薄膜、微環諧振腔、總線波導以及兩個金屬電極，其特征在于二硫化鉬薄膜覆蓋于微環諧振腔的上表面，兩個金屬電極分別覆蓋在微環諧振腔內外兩側的二硫化鉬薄膜上；微環諧振腔與總線波導之間通過側向耦合方式進行信號光的耦合。在兩個金屬電極上施加電偏壓，二硫化鉬薄膜中產生焦耳熱，并熱傳導到微環諧振腔上；根據熱光效應，微環諧振腔的諧振波長發生移動；通過移動微環諧振腔的諧振波長，使其與信號光波長重合與否，可實現信號光在總線波導輸出端的輸出光功率變化，從而實現調制功能。本發明有益于形成一種制備工藝簡單、尺寸小且能耗低的熱光調制器，在光開關和濾波器等領域得到應用。

技術領域

本發明涉及一種二硫化鉬薄膜輔助的熱光調制器，屬于光電子技術領域。

背景技術

集成于片上光子結構(如直波導、慢光波導、微環腔、光子晶體)的調制器，由于具有速率快、尺寸小、功耗低以及與CMOS工藝兼容等優點，得到了光電子領域的學術界和工業界關注。微環腔作為一種典型的光學諧振腔結構，具有高消光比、高品質因子、緊湊結構尺寸等優良特性，是目前光電子集成芯片中的重要組成部分。通過與其它主動或被動器件相結合，微環腔在片上光互連、光傳感等領域得到廣泛應用。

由于硅具有超高的熱導率以及較大的熱光系數，熱光器件在硅基集成芯片中逐漸發揮重要作用，可應用于移相器、調制器、光開關等光學系統。最廣泛應用的片上集成熱光調制器是基于硅基光子結構的材料自身熱光效應，通過改變光子結構的溫度來改變其折射率，以實現光子結構中傳輸光信號的調制。這種熱光調制器需要通過在光子結構上方集成金屬電極來產生熱量。為防止金屬電極對光子結構中光的吸收，需在金屬電極和光子結構間插入一層厚二氧化硅隔離層(一般大于2微米)。然而二氧化硅層熱導率低，導致熱光調制器的加熱效率低、動態速度慢，限制熱調效率和速度。為解決此問題，目前已有多種基于光子結構的熱光調制器被提出和報道，例如，對帶有金屬微加熱器的光子結構進行懸空處理，用空氣層進行熱隔離，但是這種調制器制備工藝較為復雜，需要考慮機械穩定性。此外，也可選擇性摻雜硅光子結構，利用摻雜將硅光子結構自身作為加熱器，從而實現光信號調制，但是這種調制器制備工藝同樣比較復雜且設計繁瑣。

發明內容

要解決的技術問題

為克服現有硅基或氮化硅基光子結構上集成的熱光調制器在制備工藝復雜、效率低等方面的缺點，本發明旨在提供一種二硫化鉬薄膜輔助的熱光調制器，具有制備工藝簡單、結構緊湊、效率高等優點。

技術方案

為解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案實現：

二硫化鉬薄膜輔助的熱光調制器，其特征包括二硫化鉬薄膜、微環諧振腔、總線波導以及兩個用于給二硫化鉬薄膜施加電偏壓的金屬電極；所述二硫化鉬薄膜通過覆蓋的方式集成于所述微環諧振腔表面；所述二硫化鉬薄膜的寬度大于所述微環諧振腔的寬度；所述微環諧振腔與總線波導之間存在間隙，相互采用側向耦合的方式進行光信號的耦合；所述微環諧振腔的形狀為圓環或橢圓環；所述微環諧振腔和總線波導可以是制備在硅基底上，也可以是制備在氮化硅基底上；所述金屬電極可以是金電極，也可以是銀電極；所述二硫化鉬薄膜可以是利用微機械剝離法從二硫化鉬塊體材料上進行剝離得到的，也可以是利用化學氣相沉積法生長得到的；所述二硫化鉬薄膜被轉移至所述微環諧振腔上表面；所述金屬電極分別沉積到所述微環諧振腔內外兩側的所述二硫化鉬薄膜表面形成二硫化鉬薄膜輔助的熱光調制器。

本發明所采用的工作原理，其特征在于如下：