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coprire come i riflettori Bragg distribuiti svolgono un ruolo chiave nella tecnologia lase
Nella moderna tecnologia optoelettronica, i riflettori di Bragg distribuiti (DBR) svolgono un ruolo importante. Questo riflettore è composto da più strati di strutture di materiali alternati con diversi indici di rifrazione. Questa progettazione consente alle onde luminose di essere parzialmente riflesse e rifratte alle interfacce tra i diversi strati. Quando la lunghezza d'onda del vuoto delle onde luminose si avvicina a quattro volte lo spessore ottico, l'interazione tra gli strati produce un'interferenza costruttiva, che fa sì che gli strati mostrino un comportamento riflettente di alta qualità.
L'intervallo di riflessione è chiamato banda proibita dei fotoni e alla luce all'interno di questo intervallo è "vietata" la propagazione all'interno della struttura.
Nella tecnologia di riflessione DBR, la riflettività è determinata approssimativamente dall'indice di rifrazione dei diversi materiali e dal numero di ripetizioni dei loro strati. Migliorando la progettazione del DBR, possiamo non solo aumentare la riflettività, ma anche espanderne la larghezza di banda, rendendolo idoneo a più scenari applicativi. Soprattutto nei laser a cavità verticale a emissione superficiale (VCSEL) e in altri tipi di diodi laser a banda stretta, l'uso dei DBR è indispensabile.
Con il progresso della scienza e della tecnologia, anche l'ambito di applicazione della tecnologia DBR si sta espandendo, con l'introduzione dei laser a fibra e dei laser a elettroni liberi. Questi progressi tecnologici hanno migliorato significativamente le prestazioni dei laser, soprattutto in termini di qualità del fascio ed efficienza luminosa.
Non solo nei laser: il DBR svolge un ruolo importante anche in varie cavità ottiche, il che lo rende un componente chiave della tecnologia laser contemporanea.
Riflettività della modalità TE e TM
Il comportamento della luce polarizzata elettrica trasversale (TE) e magnetica trasversale (TM) durante la sua interazione con la struttura DBR ha un impatto significativo sulle sue prestazioni. La riflettività viene solitamente calcolata utilizzando il metodo della matrice di trasferimento (TMM), che mostra che le onde luminose in modalità TE vengono fortemente riflesse nello stack DBR, mentre le onde luminose in modalità TM vengono trasmesse attraverso la struttura. Ciò consente al DBR di funzionare anche come polarizzatore, ottenendo un controllo efficiente delle onde luminose.
Si può osservare che gli spettri di riflessione del DBR all'incidenza TE e TM sono diversi, evidenziando ulteriormente il suo valore nelle applicazioni pratiche, in particolare nella progettazione di componenti ottici.
Riflettori Bragg bio-ispirati
Ricerche recenti hanno anche esplorato i riflettori Bragg bio-ispirati, che sono ispirati alle strutture della natura. Questi cristalli fotonici unidimensionali ottengono cambiamenti di colore strutturali attraverso la riflessione della luce. In alcuni casi, questi materiali possono essere utilizzati per sensori di gas e solventi a basso costo, soprattutto quando il materiale all'interno della struttura porosa cambia colore quando viene sostituito da un'altra sostanza, fornendo una soluzione semplice per il monitoraggio ambientale.
Con il progresso della scienza dei materiali, potremmo vedere queste tecnologie innovative impiegate concretamente in più campi in futuro, ampliandone ulteriormente il potenziale applicativo.
Dopo aver compreso la struttura e la funzione dei riflettori Bragg distribuiti, non possiamo fare a meno di chiederci: in che modo questi riflettori cambieranno le nostre applicazioni ottiche e la nostra vita quotidiana nelle future tecnologie laser?
