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escubra cómo los reflectores Bragg distribuidos utilizan estructuras en capas para crear zonas prohibidas para la luz
En la creciente demanda de tecnología óptica, los reflectores distribuidos de Bragg (DBR) están demostrando su importancia irremplazable. DBR es una estructura formada mediante el uso de múltiples capas de materiales alternos y se usa ampliamente en fibras ópticas y guías de ondas. Estas estructuras se caracterizan por el diferente índice de refracción de cada capa, lo que hace que las ondas de luz se reflejen y refracten entre estas capas, formando así la llamada zona de exclusión óptica. Este fenómeno ha llamado la atención de muchos investigadores científicos.
El área restringida de luz se refiere al fenómeno de que las ondas de luz dentro de un rango específico no pueden propagarse en la estructura, lo que permite que DBR refleje efectivamente la luz de longitudes de onda específicas.
Estructura y Principio
Los reflectores Bragg distribuidos están compuestos por capas de diferentes materiales con índices de refracción alternos. Cada vez que una onda de luz pasa a través de la interfaz de estas capas, se produce una reflexión y refracción parcial. Cuando la longitud de onda del vacío de las ondas de luz se acerca a cuatro veces el espesor óptico, la interacción de estas ondas provoca una interferencia constructiva, lo que permite que la estructura de capas actúe como un reflector de alta calidad. Esta zona de exclusión de luz creada por la estructura en capas es el núcleo de la tecnología DBR.
El límite de cada capa es un punto de partida para la reflexión y refracción de las ondas de luz, lo que permite a DBR lograr una alta reflectividad en longitudes de onda específicas.
Características de la zona de exclusión luminosa
En DBR, el rango de longitud de onda reflejada se llama banda de parada fotónica. La luz en este rango debe seguir reglas de propagación específicas, lo que significa que las ondas de luz en estas longitudes de onda tienen prohibido propagarse en esta estructura. Esta característica hace que los reflectores Bragg distribuidos sean particularmente importantes en diversos dispositivos ópticos, incluidos láseres y resonadores de fibra.
Cálculo de la reflectividad
El cálculo de la reflectancia DBR implica el índice de refracción de múltiples capas, así como los datos de espesor de las capas. En términos generales, las opciones de materiales como las combinaciones de dióxido de titanio y silicio funcionan bien, lo que permite controlar su reflectividad y rango de luz. Estas propiedades reflectantes también tienen un profundo impacto en su uso.
Características de reflexión de los modos TE y TM
DBR muestra diferencias específicas en la reflectividad para el modo eléctrico transversal (modo TE) y el modo magnético transversal (modo TM) en diferentes ángulos de incidencia y longitudes de onda. El modo TE suele ser altamente reflectante por la estructura, mientras que el modo TM es relativamente más fácil de penetrar. Estas características no sólo demuestran la función del DBR como polarizador, sino que también promueven aún más el desarrollo de componentes ópticos.
Reflector Bragg de inspiración biológica
El reflector Bragg de inspiración biológica es un cristal fotónico 1D inspirado en la naturaleza. Esta estructura no solo produce colores estructurales sino que también se puede utilizar para crear sensores de gas/disolvente de bajo costo. Cuando los agujeros de la estructura son reemplazados por otras sustancias, su color cambia, lo que técnicamente demuestra una aplicación de vanguardia de la ciencia de los materiales.
Estas estructuras bioinspiradas demuestran la creatividad que se encuentra en la naturaleza y ofrecen nuevas perspectivas sobre el avance de la tecnología moderna.
Conclusión
La investigación y aplicación de los reflectores Bragg distribuidos no se limita a la comprensión de sus principios, sino que también incluye cómo utilizar sus propiedades ópticas únicas para avanzar en las tecnologías existentes. ¿Qué tan interesante será el futuro a medida que la ciencia de los materiales y la ingeniería óptica sigan avanzando?
