基于镀层结构的芯片集成微腔电控锁频方法

技术特征：
1.一种基于镀层结构的芯片集成微腔电控锁频方法，包括：步骤一、制备微腔，通过标准工艺流程制备芯片集成微腔，将二维层状材料镀层无损转移至微腔表面并实现镀层与波导表面的有效贴合，通过化学气相沉积生长外接电极；步骤二、电控折射率变化，通过偏置电压在二维层状材料镀层内产生自由载流子；步骤三、锁定微腔谐振频率，通过自由载流子致折射率增大补偿热致折射率减小，通过信号功率监测确定动态平衡对应的偏置电压，实现微腔谐振频率长时间锁定。2.根据权利要求1所述的基于镀层结构的芯片集成微腔电控锁频方法，其特征在于，所述步骤一制备芯片集成微腔，微腔波导横截面结构需优化设计使传输损耗较低、微腔长度需根据横截面结构优化设计获得所需自由光谱范围、微腔排布需优化设计使二维层状材料尽可能精准覆盖。3.根据权利要求1所述的基于镀层结构的芯片集成微腔电控锁频方法，其特征在于，所述方法通过化学气相沉积方法将二维层状材料无损转移至波导表面并形成镀层结构，镀层厚度需优化设计使单位电压产生的自由载流子浓度最大、耗散时间最短，镀层可紧密贴合波导上表面和侧表面也可仅仅贴合上表面。4.根据权利要求1所述的基于镀层结构的芯片集成微腔电控锁频方法，其特征在于，所述方法通过化学气相沉积方法在二维层状材料上生长外接电极，电极位置需使单位电压产生的自由载流子浓度最大，电极结构参数需优化设计以降低发热量。5.根据权利要求1所述的基于镀层结构的芯片集成微腔电控锁频方法，其特征在于，所述方法将信号光场耦合进入微腔，调节偏置电压直至微腔谐振频率锁定于锁定本征频率，监测输出功率并将负反馈信号传递给控制电路，使微腔能在一定程度上自动锁定谐振频率。6.根据权利要求1所述的基于镀层结构的芯片集成微腔电控锁频方法，其特征在于，所述方法通过偏置电压改变二维层状材料镀层自由载流子浓度，使自由载流子致折射率变化动态平衡于热致折射率变化，通过功率监测反馈偏置电压，在有信号光场的情况下将微腔谐振频率自动锁定于本征频率。7.根据权利要求1所述的基于镀层结构的芯片集成微腔电控锁频方法，其特征在于，所述方法电控微腔谐振频率锁定方法，输入芯片集成微腔的信号光场频率等于微腔本征频率，实现频率锁定时微腔谐振频率也等于本征频率。8.根据权利要求1所述的基于镀层结构的芯片集成微腔电控锁频方法，其特征在于，所述方法以偏置电压为自由度可以调节镀层自由载流子致折射率变化，与净累积热致折射率变化达到动态平衡，根据输出功率自动调节偏置电压，在一定温度变化下自动建立并维持锁频状态。9.一种实现如权利要求1-8所述基于镀层结构的芯片集成微腔电控锁频方法的系统，包括芯片集成微腔，由二氧化硅衬底、载波直波导和微环构成，载波直波导和微环上表面覆盖有二硫化钼二维层状材料镀层，外接电极生长于镀层表面，微腔波导横截面结构需优化设计使传输损耗较低、微腔长度需根据横截面结构优化设计获得所需自由光谱范围、微腔排布需优化设计使二维层状材料尽可能精准覆盖；通过化学气相沉积方法将二维层状材料无损转移至波导表面并形成镀层结构；通过化学气相沉积方法在二维层状材料上生长外接电极，电极位置需使单位电压产生的自由载流子浓度最大，电极结构参数需优化设计以降
低发热量；将信号光场耦合进入微腔，调节偏置电压直至微腔谐振频率锁定于锁定本征频率，监测输出功率并将负反馈信号传递给控制电路，使微腔能在一定程度上自动锁定谐振频率；还包括：电控折射率变化模块，通过偏置电压在二维层状材料镀层内产生自由载流子；锁定微腔谐振频率模块，通过自由载流子致折射率增大补偿热致折射率减小，通过信号功率监测确定动态平衡对应的偏置电压，实现微腔谐振频率长时间锁定。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1-8任一项所述方法。

技术总结
本发明公开了一种基于镀层结构的芯片集成微腔电控锁频方法，在芯片集成微腔表面生长以二维层状材料为代表的镀层结构，通过偏置电压调节镀层自由载流子浓度，利用自由载流子致折射率变化反向补偿热致折射率变化直至实现微腔谐振频率锁定。本发明能够将微腔谐振频率锁定于本征频率，毋须改变信号光场频率，自由载流子致折射率增大与热致折射率减小形成的负反馈补偿机制具有极高的稳定性，能够大幅提升各种包含微腔结构的芯片集成光子器件稳定性，为构建可靠可用的芯片集成光电信息系统奠定坚实基础。定坚实基础。定坚实基础。


技术研发人员：郭凯 侯文佐 陈浩 闫培光
受保护的技术使用者：军事科学院系统工程研究院网络信息研究所
技术研发日：2020.12.08
技术公布日：2022/6/14