2020年上半年，王兴军教授课题组针对高性能硅基铒硅酸盐波导激光器的设计与优化，在Journal of Quantum Electronics以及Photonics Journal期刊上分别发表了名为“A high-power, high-efficiency hybrid silicon-based erbium silicate-silicon nitride waveguide laser”与“A sub-kHz narrow-linewidth, and hundred-mW high-output-power silicon-based Er silicate laser with hybrid pump and signal co-resonant cavity”的研究成果。周佩奇博士生为两篇论文的第一作者。

高性能的硅基片上波导激光器一直是困扰研究者们的重要难题。王兴军教授领导的研究小组基于高增益铒硅酸盐化合物材料，在之前的理论基础工作上，设计了高性能的铒硅酸盐-氮化硅混合条形加载激光器。这种新型结构相较于传统的DFB激光器结构，大幅提高了激光器的性能。分别设计了泵浦谐振DFB(PR-DFB)腔与信号共振DFB(SR-DFB)腔，通过两侧泵浦外腔提高了泵浦效率以及附加的正反馈大幅提高了激光器的输出性能。将上述谐振腔的优势相结合，更进一步设计了基于带有泵浦和信号共谐振混合腔的条形加载DFB波导结构。通过拟合与分析，该器件展现出优秀的激光输出特性：在100mW泵浦功率下，5.5mm腔长的波导激光器输出功率可达65mW左右，比传统的DFB波导激光器高出约2.5倍，其最大饱和输出功率可达90mW以上，其最大功率转换效率高达66%左右，阈值范围在4.5mW~22mW。此外，该谐振腔还展现出了亚kHz的窄线宽输出特性。结果表明，上述具有高性能的铒硅酸盐-氮化硅波导激光器是未来集成硅基激光器应用的潜在候选器件，也更好地满足了未来片上窄线宽激光器的应用要求。

论文链接：

P. Q. Zhou, X. J. Wang, Y. D. He, and W. W. Zou. “A high-power, high-efficiency hybrid silicon-based erbium silicate-silicon nitride waveguide laser”, Journal of Quantum Electronics, 56(2), 1100111 (2020).

P. Q. Zhou, X. J. Wang, and Y. D. He. “A sub-kHz narrow-linewidth, and hundred-mW high-output-power silicon-based Er silicate laser with hybrid pump and signal co-resonant cavity”, IEEE Photonics Journal, 12(1), 1500212 (2020).