Zwei Grundkonzepte von Lasern

Übergang der Reflexionsphase

Wenn Licht vom optisch spärlichen Medium n1 zum optisch dichten Medium n2 (Brechungsindex n2>n1) übertragen wird, durchläuft das reflektierte Licht an der Grenzfläche einen Phasenübergang von 180 Grad. Allerdings findet kein Phasenübergang statt, wenn ein photodichtes Medium auf ein photophobes Medium übertragen wird.

Aus technischer Sicht ist Licht ebenfalls eine elektromagnetische Welle, und die Reflexion von Licht kann analog zur Reflexion eines elektrischen Signals sein, wenn sich die Impedanz ändert. Wenn ein elektrisches Signal von einer Übertragungsleitung mit hoher Impedanz in eine Übertragungsleitung mit niedriger Impedanz gelangt, erzeugt es eine negative Phasenreflexion (Phasenübergang von 180 Grad), und wenn es von einer Übertragungsleitung mit niedriger Impedanz in eine Übertragungsleitung mit hoher Impedanz eintritt, erzeugt es eine negative Phasenreflexion (Phasenübergang von 180 Grad). Es entsteht eine positive Phasenreflexion (kein Phasenübergang). Der Brechungsindex eines optischen Übertragungsmediums ist analog zur Impedanz einer elektrischen Signalübertragung.

Ausführlichere Erläuterungen würden den Rahmen dieses Artikels sprengen.

Dünnschichtinterferenz

Wenn Licht einen dünnen Film durchdringt, wird es zweimal an der Ober- und Unterseite reflektiert, und die Dicke des dünnen Films beeinflusst den optischen Wegunterschied der beiden Reflexionen. Wenn die Dicke des dünnen Films auf das (1/4+N)-fache der Wellenlänge eingestellt wird, beträgt der optische Wegunterschied der beiden Reflexionen (1/2+2N) und der optische Wegunterschied entspricht 180 Grad Phasenübergang, und eine der Reflexionen durchläuft einen 180-Grad-Phasenübergang. Dann ist das reflektierte Licht der beiden Zeiten schließlich in Phase und die Überlagerung wird verstärkt, das heißt, der Gesamtreflexionskoeffizient wird erhöht. Tatsächlich ist DBR eine alternierende Schicht aus zwei Brechungsindexmedien. Wenn Licht durch DBR dringt, erhöht jede Schicht ein bestimmtes Reflexionssystem, und der Reflexionskoeffizient von DBR kann ein sehr hohes Niveau erreichen.

Diagramm des Filminterferenzmechanismus:

Anmerkung 1: Zur besseren Veranschaulichung sind die drei Lichtstrahlen separat gezeichnet, tatsächlich sind sie jedoch übereinander gestapelt;

Abbildung 2: Die erste Reflexion von Blau (180-Grad-Phasenübergang) und das zweite reflektierte Licht von Gelb (180-Grad-Phasendifferenz aufgrund des optischen Wegunterschieds) sind schließlich in Phase und die Überlagerung wird verstärkt.