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escubra como os refletores Bragg distribuídos usam estruturas em camadas para criar zonas proibidas para a luz
Na crescente demanda por tecnologia óptica, os refletores de Bragg distribuídos (DBR) estão mostrando sua importância insubstituível. DBR é uma estrutura formada pelo uso de múltiplas camadas de materiais alternados e é amplamente utilizada em fibras ópticas e guias de onda. Estas estruturas são caracterizadas pelo diferente índice de refração de cada camada, o que faz com que as ondas de luz reflitam e refratem entre essas camadas, formando assim a chamada zona de exclusão óptica. Este fenômeno tem atraído a atenção de muitos pesquisadores científicos.
A área restrita de luz refere-se ao fenômeno de que as ondas de luz dentro de uma faixa específica não podem se propagar na estrutura, o que permite que o DBR reflita efetivamente a luz de comprimentos de onda específicos.
Estrutura e Princípio
Os refletores de Bragg distribuídos são compostos por camadas de diferentes materiais com índices de refração alternados. Sempre que uma onda de luz passa pela interface dessas camadas, ocorre reflexão e refração parciais. Quando o comprimento de onda do vácuo das ondas de luz se aproxima de quatro vezes a espessura óptica, a interação dessas ondas causa interferência construtiva, permitindo que a estrutura da camada atue como um refletor de alta qualidade. Esta zona de exclusão de luz criada pela estrutura em camadas é o núcleo da tecnologia DBR.
O limite de cada camada é um ponto de partida para a reflexão e refração das ondas de luz, o que permite ao DBR atingir alta refletividade em comprimentos de onda específicos.
Características da zona de exclusão luminosa
No DBR, a faixa de comprimento de onda refletida é chamada de banda de parada fotônica. A luz nesta faixa deve seguir regras de propagação específicas, o que significa que as ondas de luz nestes comprimentos de onda estão proibidas de se propagar nesta estrutura. Esta característica torna os refletores de Bragg distribuídos particularmente importantes em vários dispositivos ópticos, incluindo lasers e ressonadores de fibra.
Cálculo da refletividade
O cálculo da refletância DBR envolve o índice de refração de múltiplas camadas, bem como os dados de espessura das camadas. De modo geral, as escolhas de materiais, como combinações de dióxido de titânio e silício, têm um bom desempenho, o que permite que sua refletividade e alcance de luz sejam controláveis. Estas propriedades reflexivas também têm um impacto profundo na sua utilização.
Características de reflexão dos modos TE e TM
DBR mostra diferenças específicas na refletividade para o modo elétrico transversal (modo TE) e modo magnético transversal (modo TM) em diferentes ângulos de incidência e comprimentos de onda. O modo TE é geralmente altamente refletivo pela estrutura, enquanto o modo TM é relativamente mais fácil de penetrar. Tais características não apenas demonstram a função do DBR como polarizador, mas também promovem ainda mais o desenvolvimento de componentes ópticos.
Refletor Bragg de inspiração biológica
O refletor Bragg de inspiração biológica é um cristal fotônico 1D inspirado na natureza. Essa estrutura não apenas produz cores estruturais, mas também pode ser usada para criar sensores de gás/solvente de baixo custo. Quando os furos da estrutura são substituídos por outras substâncias, sua cor muda, o que demonstra tecnicamente uma aplicação de ponta da ciência dos materiais.
Essas estruturas de inspiração biológica demonstram a criatividade encontrada na natureza e oferecem novas perspectivas sobre o avanço da tecnologia moderna.
Conclusão
A pesquisa e a aplicação de refletores Bragg distribuídos não se limitam à compreensão de seus princípios, mas também incluem como utilizar suas propriedades ópticas exclusivas para aprimorar as tecnologias existentes. Quão interessante será o futuro à medida que a ciência dos materiais e a engenharia óptica continuarem a avançar?
