Reflector Bragg distribuit

Un reflector Bragg distribuit este o structură stratificată în care indicele de refracție al materialului se modifică periodic într-o direcție spațială (perpendiculară pe straturi).

Informații generale

Un DBR, cunoscut și ca un cristal fotonic unidimensional , este cel mai adesea o serie de două sau mai multe materiale depuse unul peste altul cu indici de refracție diferiți, așa cum se arată în Fig. 1. Cel mai adesea, DBR-urile sunt produse folosind epitaxie cu fascicul molecular și depunerea chimică în vapori a materialelor [1] . DBR-urile fac posibilă reflectarea undelor luminoase cu o bandă de reflexie mult mai îngustă decât un simplu cap între un semiconductor și aer. Acesta este ceea ce a condus la utilizarea pe scară largă a unor astfel de reflectoare în tehnologia optică (filtre, reflectoare încorporate în fibre optice [2] [3] , senzori [4] [5]etc.) și atractivitatea lor pentru utilizare ca oglinzi ale laserelor semiconductoare [6] [7] . Acesta din urmă s-a întâmplat și datorită reflectanței mai mari a unor astfel de oglinzi decât reflectanța oglinzilor obținută prin scindarea capetelor laserelor și, mai important, posibilității de fabricare a DBR-urilor în cadrul procesului tehnologic standard al laserelor înșiși prin epitaxie a fasciculului molecular .

Teorie

O undă electromagnetică care se propagă perpendicular pe straturile DBR prezentate în Fig. 1 experimentează reflecții de la interfețele mediilor cu indici de refracție și . Legea Bragg determină condițiile în care undele reflectate de la interfețele dintre mediile unui DBR dat cu o undă incidentă perpendicular sunt în aceeași fază [8] [9] : $n_{1}$ $n_{2}$

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

unde este perioada DBR, un număr întreg care indică ordinea difracției, este lungimea de undă și este indicele de refracție efectiv al DBR. Cel mai adesea, în tehnologia fibrelor, se folosesc DBR-uri distribuite cu un sfert de undă, a căror grosime a fiecărui strat este egală cu un sfert din lungimea de undă. Deci, pentru DBR prezentat în Fig. 1, putem determina grosimile straturilor cu indici de refracție și , respectiv, ca și . Apoi, coeficientul de reflexie al DBR la lungimea de undă va fi egal cu [10] : $\lambda$ $l=1,2,3...$ $\lambda _{b}$ $n_{\text{eff)}$ $n_{1}$ $n_{2}$ $L_{1}=\lambda _{b}/(4n_{1})$ $L_{2}=\lambda _{b}/(4n_{2})$ $\lambda _{b}$

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

unde este numărul de perechi de straturi sfert de undă care alcătuiesc DBR. Coeficientul maxim de reflexie al DBR în spectru cade pe lungimea de undă , iar lățimea sa spectrală este determinată din expresia: $m$ $\lambda _{b}$

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

unde este diferența dintre indicii de refracție și , este indicele efectiv de refracție al DBR. $\Delta {n}$ $n_{1}$ $n_{2}$ $n_{\text{eff}}=2\left(1/n_{1}+1/n_{2}\right)^{-1}$

Surse

↑ p. 128 în Optical waves in layered media, P. Yeh, John Wiley & Sons, 1991.
^ HJ Lee, „Tehnici pentru fabricarea reflectoarelor Bragg pe ghiduri de undă nervurate SiO2-Si3N3--SiO2 pe Si”, Applied Optics, voi. 27, nr. 6, 1988, pp. 1199-1202.
↑ Articol de pe site-ul CJSC „Concept Technologies” „Bragg fiber gratings in optical transmission systems”. . Consultat la 13 octombrie 2007. Arhivat din original la 13 august 2007. (nedefinit)
↑ GJ Veldhuis, JH Berends, RG Heideman și PV Lambeck, „An integrated optic Bragg-reflector used as a chemo-optical sensor”, Pure Appl. Opta. 7 nr. 1, 1998.
^ DR Hjelme , L. Bjerkan, S. Neegard, JS Rambech și JV Aarsnes, „Application of Bragg grating sensors in the characterization of scaled marine vehicle models, Applied Optics, voi. 36, nr. 1, 1997, pp. 328-336."
↑ O. E. Naniy, Transmițători optici, Lightwave Russian Edition, nr. 2, 2003, p. 48-51. (link indisponibil) . Consultat la 14 octombrie 2007. Arhivat din original pe 21 noiembrie 2008. (nedefinit)
^ Y. Tohmori , Y. Yoshikuni, H. Ishii, F. Kano, T. Tamamura, Y. Kondo, M. Yamamoto, „Laserele DBR cu suprastructură reglabilă cu lungime de undă de gamă largă (SSG),” IEEE Quantum Electronics, Vol. . . 39, nr. 10, 2003, pp. 1314-1320.
↑ A. Yariv, M. Nakamura, „Periodic structures for integrated optics”, IEEE Quantum Electronics, voi. 13, nr. 4, 1977, pp. 233-253.
↑ ro: Difracția Bragg
↑ p. 73, C. Wilmsen, H. Temkin și LA Coldren, Vertical-cavity surface-emitting lasers, Cambridge Studies in Modern Optics, 1999.