什么是布拉格反射鏡？
2018-01-26
admin1
布拉格反射鏡（也稱為分布布拉格反射器）是一種反射鏡結(jié)構(gòu)，包含了兩種光學(xué)材料組成的可調(diào)節(jié)的多層結(jié)構(gòu)。最常用的是四分之一反射鏡，其中每一層的厚度都對(duì)應(yīng)四分之一的波長(zhǎng)。后面的條件適用于正入射的情況，如果反射鏡用于較大角度的入射時(shí)，則相對(duì)的需要層厚更大。
布拉格反射鏡的工作原理
在兩材料的每個(gè)界面處都發(fā)生菲涅爾反射。在工作波長(zhǎng)時(shí)，兩個(gè)相鄰界面處反射光的光程差為半個(gè)波長(zhǎng)，另外，界面處的反射系數(shù)的符號(hào)也會(huì)發(fā)生改變。因此，在界面處的所有反射光發(fā)生相消干涉，得到很強(qiáng)的反射。反射率是由材料的層數(shù)和材料之間的折射率差決定的。反射帶寬則主要由折射率差決定。
圖1給出了采用8層TiO2和SiO2材料的布拉格反射鏡的電場(chǎng)穿透曲線。藍(lán)色曲線對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)為1000nm的光從右側(cè)入射時(shí)的強(qiáng)度分布曲線。需要注意的是，在反射鏡外面強(qiáng)度曲線發(fā)生振蕩，是由于相反方向的波發(fā)生干涉效應(yīng)。灰色曲線是波長(zhǎng)為800nm時(shí)對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度分布曲線，這時(shí)很大一部分光可以透過反射鏡涂層。
圖1.布拉格反射鏡的電場(chǎng)穿透曲線。
圖2給出了反射率和群時(shí)延色散隨波長(zhǎng)的變化曲線。反射率在有些光學(xué)帶寬范圍內(nèi)很高，這與采用材料的折射率差和層數(shù)有關(guān)。色散是由反射相位對(duì)光學(xué)頻率二次求導(dǎo)計(jì)算得到的。色散在反射頻帶的中心波長(zhǎng)處很小，但是往兩邊迅速增大。
圖2.與圖1相同的反射鏡的反射率（黑線）和色散曲線（藍(lán)線）。
圖3給出了光場(chǎng)穿透反射鏡的色階圖。可以看到，反射頻帶只有很小部分的光場(chǎng)可以穿透反射鏡。
圖3.場(chǎng)強(qiáng)度穿透布拉格反射鏡的程度隨波長(zhǎng)的變化圖。圖中的顏色代表進(jìn)入反射鏡的光強(qiáng)。
布拉格反射鏡的類型
可以采用下面幾種不同的技術(shù)制備布拉格反射鏡：
電介質(zhì)反射鏡采用薄膜涂層技術(shù)，例如采用電子束蒸鍍或者離子束濺射技術(shù)，它可以用作固態(tài)體激光器的激光反射鏡。這種反射結(jié)構(gòu)包含了非晶材料。
光纖布拉格光柵，包括長(zhǎng)周期光纖光柵，通常用于光纖激光器和其它光纖裝置中。類似的，體布拉格光柵也可以由光敏材料制作。
半導(dǎo)體布拉格反射鏡可以采用光刻技術(shù)制備。這種反射鏡可用在激光二極管中，尤其是表面發(fā)射激光器中。
還有用在波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的各種布拉格反射器，采用波紋波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，由光刻技術(shù)制備。這種類型的光柵可用在一些分布布拉格反射器或者分布反饋激光二極管中。
還有多層反射鏡設(shè)計(jì)，與簡(jiǎn)單的四分之一反射鏡設(shè)計(jì)不同。在具有相同層數(shù)的情況下，它通常具有更低的折射率，但是可以經(jīng)過優(yōu)化作為二色性反射鏡或者啁啾反射鏡用于色散補(bǔ)償。
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布拉格反射鏡