Dois conceitos básicos de laser, um é a emissão estimulada e o outro é o ressonador. Neste artigo, é apresentado o princípio básico do DBR (Distributed Bragg Reflector), que é um ressonador em lasers do tipo VCSEL. Dois conhecimentos básicos de física: transição de fase de reflexão e interferência de filme fino são introduzidos respectivamente.
A posição do DBR no laser VCSEL é mostrada abaixo:
Transição de fase de reflexão
Quando a luz é transmitida do meio opticamente esparso n1 para o meio opticamente denso n2 (índice de refração n2>n1), a luz refletida sofrerá uma transição de fase de 180 graus na interface. No entanto, nenhuma transição de fase ocorre quando um meio fotodenso é transmitido para um meio fotofóbico.
Do ponto de vista da engenharia, a luz também é uma onda eletromagnética, e o reflexo da luz pode ser análogo ao reflexo de um sinal elétrico quando a impedância muda. Quando um sinal elétrico entra em uma linha de transmissão de baixa impedância a partir de uma linha de transmissão de alta impedância, ele produz uma reflexão de fase negativa (transição de fase de 180 graus), e quando entra em uma linha de transmissão de alta impedância a partir de uma linha de transmissão de baixa impedância , produz uma reflexão de fase positiva (sem transição de fase). O índice de refração de um meio de transmissão óptica é análogo à impedância de uma transmissão de sinal elétrico.
Explicações mais profundas estão além do escopo deste artigo.
Interferência de filme fino
Quando a luz passa através de uma película fina, ela será refletida duas vezes nas superfícies superior e inferior, e a espessura da película fina afetará a diferença do caminho óptico das duas reflexões. Se a espessura do filme fino for controlada para ser (1/4+N) vezes o comprimento de onda, a diferença do caminho óptico das duas reflexões é (1/2+2N), e a diferença do caminho óptico corresponde a um ângulo de 180 graus. transição de fase, e uma das reflexões passará por uma transição de fase de 180 graus. Então a luz refletida dos dois tempos está eventualmente em fase, e a superposição é aprimorada, ou seja, o coeficiente de reflexão geral é aumentado. Na verdade, o DBR é uma camada alternada de dois meios de índice de refração. Quando a luz passa pelo DBR, cada camada aumentará um determinado sistema de reflexão, e o coeficiente de reflexão do DBR pode atingir um nível muito alto.
Diagrama do mecanismo de interferência do filme:
Nota 1: Para mostrar claramente, os três feixes de luz são desenhados separadamente, mas na verdade estão empilhados juntos;
Figura 2: A primeira reflexão do azul (transição de fase de 180 graus) e a segunda luz refletida do amarelo (diferença de fase de 180 graus devido à diferença do caminho óptico) estão finalmente em fase e a superposição é aprimorada.
A estrutura DBR pode amplificar a refletância através de múltiplas camadas de reflexão. No entanto, o DBR funciona usando o princípio da interferência, portanto o DBR terá alta refletividade para algumas faixas específicas de comprimento de onda da luz e pode atingir perdas muito baixas, e outros tipos de refletores (como superfícies metálicas) são diferentes nas características de reflexão.
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