Language
Country/Area
No result found
Скрытые герои лазеров: почему распределенные брэгговские отражатели так важны для лазеров?
С быстрым развитием современной науки и техники лазерные технологии привлекают все большее внимание. За этим стоит множество ключевых компонентов, одним из которых является распределенный брэгговский отражатель (РБР). Эта уникальная структура широко используется в оптических волноводах, особенно при создании оптических волокон и различных лазерных устройств. Так каким же образом распределенные брэгговские отражатели играют столь важную роль в лазерной технологии?
Распределенные брэгговские отражатели эффективно контролируют передачу и отражение световых волн благодаря своей многослойной чередующейся структуре материалов, тем самым улучшая характеристики оптических устройств.
DBR представляет собой структуру, состоящую из нескольких слоев материалов с различными показателями преломления, чередующихся друг с другом. Чередование этих материалов спроектировано таким образом, что световые волны частично отражаются и преломляются на границе каждого слоя. Когда длина волны световых волн в вакууме приближается к четырехкратной оптической толщине слоя, взаимодействие между световыми волнами создает конструктивную интерференцию, позволяя слоям действовать как высококачественные отражатели.
Диапазон длин волн, который может отражать DBR, называется зоной остановки фотонов. В этом диапазоне длин волн распространение света «запрещено», что делает DBR важным фактором, который необходимо учитывать при проектировании лазеров и других оптических устройств.
Расчет отражательной способности
Формула расчета отражательной способности распределенного брэгговского отражателя показывает, что отражательная способность зависит от нескольких факторов, таких как показатель преломления составляющих слоев и количество повторяющихся слоев. В частности, по мере увеличения числа повторяющихся слоев отражательная способность соответственно увеличивается, а увеличение контраста показателей преломления между материалами также может эффективно улучшить отражательную способность и полосу пропускания. Это свойство позволяет DBR играть ключевую роль в различных лазерных диодах, таких как вертикальные лазеры с поверхностным излучением.
Выбрав правильные материалы, такие как диоксид титана и кремний, можно обеспечить эффективное отражающее решение для лазеров.
Кроме того, применение структуры DBR в оптических резонаторах и волоконных лазерах делает ее важным элементом в разработке лазеров. Благодаря постоянному совершенствованию технологий исследователи работают над дальнейшим улучшением характеристик DBR для удовлетворения более высоких требований к лазерам.
Отражательная способность мод TE и TM
При изучении взаимодействия между поперечно-электрическим (TE) и поперечно-магнитным (TM) поляризованным светом и структурой DBR было обнаружено, что световые волны TE-моды сильно отражаются в структуре DBR, тогда как световые волны TM-моды относительно легко отражаются пропускать. Эта характеристика дает DBR большой потенциал для управления поляризованным светом.
DBR не только является эффективным отражателем, но и может действовать как поляризатор для достижения избирательного управления световыми волнами.
Эта функция предоставляет новые идеи для развития лазерной технологии, особенно в высокоточных приложениях, где такое управление может улучшить общую производительность оптической системы.
Брегговские отражатели, созданные на основе биотехнологий
Помимо традиционной структуры DBR, в последние годы широкое внимание привлекли также биоинспирированные отражатели Брэгга. Вдохновленные природой, эти отражатели используют наноструктуры для отражения света и могут использоваться для отображения структурных цветов. Эти многослойные структуры меняют цвет при смене наполнителя и могут использоваться в качестве недорогих датчиков газа или растворителя.
Биоинспирированные проекты открывают новые направления в разработке датчиков и демонстрируют безграничные возможности интеллекта, заложенные в природе.
Заключение
Будь то повседневные научные и технологические приложения или высокоточные научные исследования, распределенные брэгговские отражатели продемонстрировали свое влияние, которое нельзя недооценивать. Как будущее применение DBR изменит наш технологический мир при условии продолжения исследований и разработок?
