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écouvrez comment les réflecteurs Bragg distribués utilisent des structures en couches pour créer des zones interdites à la lumière
Dans la demande croissante de technologie optique, les réflecteurs de Bragg distribués (DBR) montrent leur importance irremplaçable. Le DBR est une structure formée en utilisant plusieurs couches de matériaux alternés et est largement utilisée dans les fibres optiques et les guides d'ondes. Ces structures sont caractérisées par l'indice de réfraction différent de chaque couche, ce qui provoque la réflexion et la réfraction des ondes lumineuses entre ces couches, formant ainsi ce qu'on appelle une zone d'exclusion optique. Ce phénomène a attiré l'attention de nombreux chercheurs scientifiques.
La zone restreinte de lumière fait référence au phénomène selon lequel les ondes lumineuses dans une plage spécifique ne peuvent pas se propager dans la structure, ce qui permet au DBR de réfléchir efficacement la lumière de longueurs d'onde spécifiques.
Structure et principe
Les réflecteurs de Bragg distribués sont composés de couches de différents matériaux avec des indices de réfraction alternés. Chaque fois qu’une onde lumineuse traverse l’interface de ces couches, une réflexion et une réfraction partielles se produisent. Lorsque la longueur d’onde sous vide des ondes lumineuses approche quatre fois l’épaisseur optique, l’interaction de ces ondes provoque des interférences constructives, permettant à la structure en couches d’agir comme un réflecteur de haute qualité. Cette zone d'exclusion de lumière créée par la structure en couches est au cœur de la technologie DBR.
La limite de chaque couche est un point de départ pour la réflexion et la réfraction des ondes lumineuses, ce qui permet au DBR d'atteindre une réflectivité élevée à des longueurs d'onde spécifiques.
Caractéristiques de la zone d'exclusion lumineuse
En DBR, la plage de longueurs d'onde réfléchie est appelée bande d'arrêt photonique. La lumière dans cette plage doit suivre des règles de propagation spécifiques, ce qui signifie qu’il est interdit aux ondes lumineuses à ces longueurs d’onde de se propager dans cette structure. Cette caractéristique rend les réflecteurs de Bragg distribués particulièrement importants dans divers dispositifs optiques, notamment les lasers et les résonateurs à fibre.
Calcul de la réflectivité
Le calcul de la réflectance DBR implique l'indice de réfraction de plusieurs couches, ainsi que les données d'épaisseur des couches. De manière générale, les choix de matériaux tels que les combinaisons de dioxyde de titane et de silicium fonctionnent bien, ce qui permet de contrôler leur réflectivité et leur plage de lumière. Ces propriétés réfléchissantes ont également un impact profond sur son utilisation.
Caractéristiques de réflexion des modes TE et TM
Le DBR montre des différences spécifiques de réflectivité pour le mode électrique transversal (mode TE) et le mode magnétique transversal (mode TM) à différents angles d'incidence et longueurs d'onde. Le mode TE est généralement très réfléchissant par la structure, tandis que le mode TM est relativement plus facile à pénétrer. De telles caractéristiques démontrent non seulement la fonction du DBR en tant que polariseur, mais favorisent également le développement de composants optiques.
Réflecteur Bragg bio-inspiré
Le réflecteur Bragg bio-inspiré est un cristal photonique 1D inspiré de la nature. Cette structure produit non seulement des couleurs structurelles, mais peut également être utilisée pour créer des capteurs de gaz/solvant à faible coût. Lorsque les trous de la structure sont remplacés par d’autres substances, sa couleur change, ce qui démontre techniquement une application de pointe de la science des matériaux.
Ces structures bio-inspirées démontrent la créativité de la nature et offrent de nouvelles perspectives sur l'avancement de la technologie moderne.
Conclusion
La recherche et l'application des réflecteurs de Bragg distribués ne se limitent pas à la compréhension de leurs principes, mais incluent également la manière d'utiliser leurs propriétés optiques uniques pour faire progresser les technologies existantes. Dans quelle mesure l’avenir sera-t-il intéressant à mesure que la science des matériaux et l’ingénierie optique continuent de progresser ?
