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copri come i riflettori Bragg distribuiti utilizzano strutture a strati per creare zone vietate alla luce
Nella crescente domanda di tecnologia ottica, i riflettori di Bragg distribuiti (DBR) stanno dimostrando la loro importanza insostituibile. DBR è una struttura formata utilizzando più strati di materiali alternati ed è ampiamente utilizzata nelle fibre ottiche e nelle guide d'onda. Queste strutture sono caratterizzate dal diverso indice di rifrazione di ciascuno strato, che fa sì che le onde luminose si riflettano e si rifrangano tra questi strati, formando così una cosiddetta zona di esclusione ottica. Questo fenomeno ha attirato l'attenzione di molti ricercatori scientifici.
L'area ristretta della luce si riferisce al fenomeno per cui le onde luminose all'interno di un intervallo specifico non possono propagarsi nella struttura, il che consente al DBR di riflettere efficacemente la luce di lunghezze d'onda specifiche.
Struttura e principio
I riflettori Bragg distribuiti sono composti da strati di materiali diversi con indici di rifrazione alternati. Ogni volta che un'onda luminosa passa attraverso l'interfaccia di questi strati, si verificano una riflessione e una rifrazione parziale. Quando la lunghezza d'onda del vuoto delle onde luminose si avvicina a quattro volte lo spessore ottico, l'interazione di queste onde provoca un'interferenza costruttiva, consentendo alla struttura dello strato di agire come un riflettore di alta qualità. Questa zona di esclusione della luce creata dalla struttura a strati è il cuore della tecnologia DBR.
Il confine di ogni strato è un punto di partenza per la riflessione e la rifrazione delle onde luminose, che consente al DBR di ottenere un'elevata riflettività a lunghezze d'onda specifiche.
Caratteristiche della zona di esclusione della luce
In DBR, l'intervallo di lunghezze d'onda riflesse è chiamato banda d'arresto fotonica. La luce in questo intervallo deve seguire regole di propagazione specifiche, il che significa che alle onde luminose a queste lunghezze d'onda non è consentito propagarsi in questa struttura. Questa caratteristica rende i riflettori di Bragg distribuiti particolarmente importanti in vari dispositivi ottici, inclusi laser e risonatori in fibra.
Calcolo della riflettività
Il calcolo della riflettanza DBR coinvolge l'indice di rifrazione di più strati, nonché i dati di spessore degli strati. In generale, la scelta dei materiali come le combinazioni di biossido di titanio e silicio funziona bene, il che consente di controllare la loro riflettività e la gamma di luce. Queste proprietà riflettenti hanno anche un profondo impatto sul suo utilizzo.
Caratteristiche di riflessione delle modalità TE e TM
DBR mostra differenze specifiche nella riflettività per la modalità elettrica trasversale (modalità TE) e la modalità magnetica trasversale (modalità TM) a diversi angoli di incidenza e lunghezze d'onda. La modalità TE è solitamente altamente riflettente da parte della struttura, mentre la modalità TM è relativamente più facile da penetrare. Tali caratteristiche non solo dimostrano la funzione del DBR come polarizzatore, ma promuovono ulteriormente lo sviluppo di componenti ottici.
Riflettore Bragg di ispirazione bio
Il riflettore Bragg di ispirazione biologica è un cristallo fotonico 1D ispirato alla natura. Questa struttura non solo produce colori strutturali ma può anche essere utilizzata per creare sensori di gas/solvente a basso costo. Quando i fori della struttura vengono sostituiti da altre sostanze, il suo colore cambia, il che dimostra tecnicamente un'applicazione all'avanguardia della scienza dei materiali.
Queste strutture di ispirazione biologica dimostrano la creatività che si trova in natura e offrono nuove prospettive sul progresso della tecnologia moderna.
Conclusione
La ricerca e l'applicazione dei riflettori Bragg distribuiti non si limita alla comprensione dei loro principi, ma include anche come utilizzare le loro proprietà ottiche uniche per far avanzare le tecnologie esistenti. Quanto sarà interessante il futuro man mano che la scienza dei materiali e l'ingegneria ottica continueranno ad avanzare?
