什么是布拉格反射鏡？
2018-01-26
admin1
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布拉格反射鏡（也稱(chēng)為分布布拉格反射器）是一種反射鏡結構，包含了兩種光學(xué)材料組成的可調節的多層結構。最常用的是四分之一反射鏡，其中每一層的厚度都對應四分之一的波長(cháng)。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(cháng)時(shí)，兩個(gè)相鄰界面處反射光的光程差為半個(gè)波長(cháng)，另外，界面處的反射系數的符號也會(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，得到很強的反射。反射率是由材料的層數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(xiàn)。藍色曲線(xiàn)對應波長(cháng)為1000nm的光從右側入射時(shí)的強度分布曲線(xiàn)。需要注意的是，在反射鏡外面強度曲線(xiàn)發(fā)生振蕩，是由于相反方向的波發(fā)生干涉效應?；疑€(xiàn)是波長(cháng)為800nm時(shí)對應的強度分布曲線(xiàn)，這時(shí)很大一部分光可以透過(guò)反射鏡涂層。
圖1.布拉格反射鏡的電場(chǎng)穿透曲線(xiàn)。
圖2給出了反射率和群時(shí)延色散隨波長(cháng)的變化曲線(xiàn)。反射率在有些光學(xué)帶寬范圍內很高，這與采用材料的折射率差和層數有關(guān)。色散是由反射相位對光學(xué)頻率二次求導計算得到的。色散在反射頻帶的中心波長(cháng)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(xiàn)）和色散曲線(xiàn)（藍線(xiàn)）。
圖3給出了光場(chǎng)穿透反射鏡的色階圖?？梢钥吹?，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)強度穿透布拉格反射鏡的程度隨波長(cháng)的變化圖。圖中的顏色代表進(jìn)入反射鏡的光強。
布拉格反射鏡的類(lèi)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。這種反射結構包含了非晶材料。
光纖布拉格光柵，包括長(cháng)周期光纖光柵，通常用于光纖激光器和其它光纖裝置中。類(lèi)似的，體布拉格光柵也可以由光敏材料制作。
半導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。
還有用在波導結構中的各種布拉格反射器，采用波紋波導結構，由光刻技術(shù)制備。這種類(lèi)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。
還有多層反射鏡設計，與簡(jiǎn)單的四分之一反射鏡設計不同。在具有相同層數的情況下，它通常具有更低的折射率，但是可以經(jīng)過(guò)優(yōu)化作為二色性反射鏡或者啁啾反射鏡用于色散補償。
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布拉格反射鏡