Distribuovaný reflektor Bragg

Distribuovaný Braggův reflektor je vrstvená struktura, ve které se index lomu materiálu periodicky mění v jednom prostorovém směru (kolmo k vrstvám).

Obecné informace

DBR, také známý jako jednorozměrný fotonický krystal , je nejčastěji série dvou nebo více materiálů uložených na sobě s různými indexy lomu, jak je znázorněno na obr. 1. Nejčastěji se DBR vyrábí pomocí epitaxe molekulárního svazku a chemické depozice materiálů z plynné fáze [1] . DBR umožňují odrážet světelné vlny s mnohem užším odrazovým pásmem než obyčejná spojka mezi polovodičem a vzduchem. To vedlo k širokému použití takových reflektorů v optické technice (filtry, reflektory zabudované do optických vláken [2] [3] , senzory [4] [5] atd.) a jejich atraktivitě pro použití jako polovodičová laserová zrcadla [6] [7] . K tomu druhému také došlo díky vyšší odrazivosti takových zrcadel, než je odrazivost zrcadel získaných štěpením konců laserů, a co je důležité, možnosti výroby DBR v rámci standardního technologického procesu samotných laserů epitaxí molekulárního svazku .

Teorie

Elektromagnetická vlna šířící se kolmo na vrstvy DBR znázorněné na Obr. 1 zažívá odrazy od rozhraní médií s indexy lomu a . Braggův zákon určuje podmínky, za kterých jsou vlny odražené od rozhraní mezi médii daného DBR s kolmo dopadající vlnou ve stejné fázi [8] [9] : $n_{1}$ $n_{2}$

$\Lambda ={\frac {l\lambda _{b}}{2n_{\text{eff}}}}$ ,

kde je perioda DBR, celé číslo udávající pořadí difrakce, je vlnová délka a je efektivní index lomu DBR. Nejčastěji se ve vláknové technologii používají čtvrtvlnně distribuované DBR, jejichž tloušťka každé vrstvy se rovná čtvrtině vlnové délky. Takže pro DBR zobrazený na obr. 1, můžeme určit tloušťky vrstev s indexy lomu a , respektive as a . Potom bude koeficient odrazu DBR na vlnové délce roven [10] : $\lambda$ $l=1,2,3...$ $\lambda _{b}$ $n_{\text{eff))$ $n_{1}$ $n_{2}$ $L_{1}=\lambda _{b}/(4n_{1})$ $L_{2}=\lambda _{b}/(4n_{2})$ $\lambda _{b}$

$|r|=\left({\frac {1-(n_{1}/n_{2})^{2m)){1+(n_{1}/n_{2})^{2m} }}\vpravo)^{2}$ ,

kde je počet párů čtvrtvlnných vrstev, které tvoří DBR. Maximální koeficient odrazu DBR ve spektru připadá na vlnovou délku a jeho spektrální šířka je určena z výrazu: $m$ $\lambda _{b}$

$\Delta \lambda ={\frac {2\lambda _{b}\Delta {n}}{\pi {n_{\text{eff}}}}}$ ,

kde je rozdíl mezi indexy lomu a , je efektivní index lomu DBR. $\Delta {n}$ $n_{1}$ $n_{2}$ $n_{\text{eff}}=2\left(1/n_{1}+1/n_{2}\right)^{-1}$

Zdroje

↑ str. 128 v Optické vlny ve vrstvených médiích, P. Yeh, John Wiley & Sons, 1991.
↑ HJ Lee, "Techniky pro výrobu Braggových reflektorů na SiO2-Si3N3--SiO2 žebrových vlnovodech na Si," Applied Optics, Vol. 27, č. 6, 1988, str. 1199-1202.
↑ Článek na webu CJSC "Concept Technologies" "Bragg vláknové mřížky v optických přenosových systémech". . Získáno 13. října 2007. Archivováno z originálu 13. srpna 2007. (neurčitý)
↑ GJ Veldhuis, JH Berends, RG Heideman a PV Lambeck, "Integrovaný optický Braggův reflektor používaný jako chemooptický senzor," Pure Appl. Opt. 7 č. 1, 1998.
↑ DR Hjelme, L. Bjerkan, S. Neegard, JS Rambech a JV Aarsnes, „Aplikace Braggových mřížkových senzorů při charakterizaci zmenšených modelů námořních vozidel, Applied Optics, sv. 36, č. 1, 1997, str. 328-336."
↑ O. E. Naniy, Optické vysílače, Lightwave Russian Edition, No. 2, 2003, str. 48-51. (nedostupný odkaz) . Získáno 14. října 2007. Archivováno z originálu 21. listopadu 2008. (neurčitý)
↑ Y. Tohmori, Y. Yoshikuni, H. Ishii, F. Kano, T. Tamamura, Y. Kondo, M. Yamamoto, "Broad-range wavelength-tunable superstructure grating (SSG) DBR lasers," IEEE Quantum Electronics, sv. .. 39, č. 10, 2003, str. 1314-1320.
↑ A. Yariv, M. Nakamura, "Periodické struktury pro integrovanou optiku," IEEE Quantum Electronics, sv. 13, č. 4, 1977, str. 233-253.
↑ cs: Braggova difrakce
↑ str. 73, C. Wilmsen, H. Temkin a LA Coldren, Vertical-cavity surface-emitting lasers, Cambridge Studies in Modern Optics, 1999.