章元珏　李渔　陈明华

摘要：实现了一种基于片上高Q值氮化硅（Si3N4）微环反射镜的单模光纤激光器。利用微环反射镜的窄线宽特性，可以在使用较长增益光纤的同时保证激光的单模激射。由于激光谐振腔的加长，可以得到更好的线宽特性。实验中，采用长度为12 cm的掺铒光纤作为增益介质。通过在掺铒光纤的两端分别使用布拉格光栅（FBG）和微环反射镜，构建了一个基于法布里-珀罗（FP）谐振效应的光纤激光器，微环反射镜的Q值达到2.5×105。获得了线宽为8 kHz的单频激光输出。

关键词： 光纤激光器；集成光器件；微环；窄线宽

Abstract： A single frequency erbium-doped fiber laser with an on-chip high-Q silicon nitride （Si3N4） micro-ring reflector is demonstrated in this paper. As a result of the narrow bandwidth of the micro ring cavity， longer gain media can be employed and single-frequency lasing can still be realized， which is also beneficial for better linewidth performance. In our demonstration， the compact laser cavity is composed of an on-chip micro ring with a Q value of up to 2.5 x 105， a 12 centimeters erbium doped fiber and a fiber Bragg grating （FBG）. The linewidth of the laser output is about 8 kHz.

Key words： fiber laser； integrated optics devices； micro ring； narrow linewidth

Ball等人制作了第一台基于布拉格反射镜构建的1 550 nm单模光纤激光器[1]。数年后，又发展出分布式布拉格反射镜（DBR）的激光器结构。由于这种结构简单、紧凑并且具有很高的鲁棒性，因此近年来基于DBR结构的单模光纤激光器尤受青睐[2]。具有窄线宽的单模激光器在各个领域中都有广泛应用，如相干光通信、激光雷達（LIDAR）和最近的引力波探测等。

在使用布拉格光纤光栅（FBG）构建光纤激光器的研究中，已经实现了千赫兹的窄线宽输出[3]，在文献[4]的研究中，其线宽甚至达到百赫兹量级。但是，由于FBG的带宽通常大于0.1 nm，这就要求激光谐振腔必须足够短（即纵模间隔足够大）来避免产生多纵模，通常此类激光器的腔长在2 cm以下。为了保证激光腔有足够的增益以提高输出光功率，必须使用具有很高掺杂浓度的增益光纤，此类光纤通常很难获得。在文章中，我们使用硅基微环反射镜来代替窄带FBG，其中微环反射镜的Q值达2.5×105，带宽仅为800 MHz。……