Fordelt Bragg reflektor

En distribueret Bragg-reflektor er en lagdelt struktur, hvor materialets brydningsindeks ændres periodisk i én rumlig retning (vinkelret på lagene).

Generel information

En DBR, også kendt som en en-dimensionel fotonisk krystal , er oftest en serie af to eller flere materialer aflejret oven på hinanden med forskellige brydningsindekser, som vist i fig. 1. Oftest fremstilles DBR'er ved hjælp af molekylær stråleepitaksi og kemisk dampaflejring af materialer [1] . DBR'er gør det muligt at reflektere lysbølger med et meget smallere reflektionsbånd end et simpelt stød mellem en halvleder og luft. Det er det, der førte til den udbredte brug af sådanne reflektorer i optisk teknologi (filtre, reflektorer indbygget i optiske fibre [2] [3] , sensorer [4] [5] osv.) og deres attraktivitet til brug som spejle af halvlederlasere [6] [7] . Sidstnævnte skete også på grund af den højere reflektans af sådanne spejle end reflektansen af spejle opnået ved at spalte enderne af lasere, og, hvad der er vigtigt, muligheden for at fremstille DBR'er inden for den standardteknologiske proces af laserne selv ved molekylær stråleepitaxi .

Teori

En elektromagnetisk bølge, der udbreder sig vinkelret på lagene af DBR vist i fig. 1 oplever refleksioner fra mediers grænseflader med brydningsindekser og . Bragg-loven bestemmer de betingelser, under hvilke bølgerne reflekteret fra grænsefladerne mellem medierne i en given DBR med en vinkelret indfaldende bølge er i samme fase [8] [9] : $n_{1}$ $n_{2}$

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

hvor er DBR-perioden, et heltal, der angiver rækkefølgen af diffraktion, er bølgelængden og er det effektive brydningsindeks for DBR. Oftest anvendes der i fiberteknologi kvartbølgefordelte DBR'er, hvis tykkelse er lig med en fjerdedel af bølgelængden. Så for DBR vist i fig. 1, kan vi bestemme tykkelserne af lag med brydningsindeks og henholdsvis som og . Så vil refleksionskoefficienten for DBR ved bølgelængden være lig med [10] : $\lambda$ $l=1,2,3...$ $\lambda _{b}$ $n_{\text{eff))$ $n_{1}$ $n_{2}$ $L_{1}=\lambda _{b}/(4n_{1})$ $L_{2}=\lambda _{b}/(4n_{2})$ $\lambda _{b}$

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

hvor er antallet af par af kvartbølgelag, der udgør DBR. Den maksimale refleksionskoefficient for DBR i spektret falder på bølgelængden , og dens spektrale bredde bestemmes ud fra udtrykket: $m$ $\lambda _{b}$

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

hvor er forskellen mellem brydningsindekserne og , er det effektive brydningsindeks for DBR. $\Delta {n}$ $n_{1}$ $n_{2}$ $n_{\text{eff}}=2\left(1/n_{1}+1/n_{2}\right)^{-1}$

Kilder

↑ s. 128 i Optiske bølger i lagdelte medier, P. Yeh, John Wiley & Sons, 1991.
↑ HJ Lee, "Teknikker til fremstilling af Bragg-reflektorer på SiO2-Si3N3--SiO2 ribbebølgeledere på Si," Applied Optics, Vol. 27, nr. 6, 1988, s. 1199-1202.
↑ Artikel på webstedet for CJSC "Concept Technologies" "Bragg fibergitter i optiske transmissionssystemer". . Hentet 13. oktober 2007. Arkiveret fra originalen 13. august 2007. (ubestemt)
↑ GJ Veldhuis, JH Berends, RG Heideman og PV Lambeck, "En integreret optisk Bragg-reflektor brugt som en kemo-optisk sensor," Pure Appl. Opt. 7 nr. 1, 1998.
↑ DR Hjelme, L. Bjerkan, S. Neegard, JS Rambech og JV Aarsnes, "Application of Bragg grating sensors in the characterization of scaled marine vehicle models, Applied Optics, Vol. 36, nr. 1, 1997, s. 328-336."
↑ O. E. Naniy, Optical Transmitters, Lightwave Russian Edition, No. 2, 2003, s. 48-51. (utilgængeligt link) . Hentet 14. oktober 2007. Arkiveret fra originalen 21. november 2008. (ubestemt)
↑ 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, Vol. ... 39, nr. 10, 2003, s. 1314-1320.
↑ A. Yariv, M. Nakamura, "Periodiske strukturer for integreret optik," IEEE Quantum Electronics, Vol. 13, nr. 4, 1977, s. 233-253.
↑ da: Bragg-diffraktion
↑ s. 73, C. Wilmsen, H. Temkin og LA Coldren, Vertical-cavity surface-emitting lasers, Cambridge Studies in Modern Optics, 1999.