Reflector Bragg distribuido

Un reflector Bragg distribuido es una estructura en capas en la que el índice de refracción del material cambia periódicamente en una dirección espacial (perpendicular a las capas).

Información general

Un DBR, también conocido como cristal fotónico unidimensional , suele ser una serie de dos o más materiales depositados uno encima del otro con diferentes índices de refracción, como se muestra en la Fig. 1. La mayoría de las veces, los DBR se producen utilizando epitaxia de haz molecular y deposición química de vapor de materiales [1] . Los DBR permiten reflejar ondas de luz con una banda de reflexión mucho más estrecha que un simple tope entre un semiconductor y el aire. Esto es lo que ha llevado al uso generalizado de este tipo de reflectores en la tecnología óptica (filtros, reflectores integrados en fibras ópticas [2] [3] , sensores [4] [5] , etc.) y su atractivo para su uso como espejos láser semiconductores. [6] [7] . Esto último también sucedió debido a la mayor reflectancia de dichos espejos que la reflectancia de los espejos obtenidos al cortar los extremos de los láseres y, lo que es más importante, la posibilidad de fabricar DBR dentro del proceso tecnológico estándar de los propios láseres por epitaxia de haz molecular .

Teoría

Una onda electromagnética que se propaga perpendicularmente a las capas del DBR que se muestra en la Fig. 1 experimenta reflejos de las interfaces de los medios con índices de refracción y . La ley de Bragg determina las condiciones bajo las cuales las ondas reflejadas desde las interfaces entre los medios de un DBR dado con una onda incidente perpendicularmente están en la misma fase [8] [9] : $n_{1}$ $n_{2}$

$\Lambda ={\frac {l\lambda _{b}}{2n_{\text{ef}}}}$ ,

donde es el período DBR, un número entero que indica el orden de difracción, es la longitud de onda y es el índice de refracción efectivo del DBR. La mayoría de las veces, en la tecnología de fibra, se utilizan DBR distribuidos de cuarto de onda, cuyo grosor de cada capa es igual a un cuarto de la longitud de onda. Entonces, para el DBR que se muestra en la Fig. 1, podemos determinar los espesores de las capas con índices de refracción y , respectivamente, como y . Entonces, el coeficiente de reflexión del DBR en la longitud de onda será igual a [10] : $\lambda$ ${\ estilo de visualización l = 1,2,3...}$ $\lambda _{b}$ ${\ Displaystyle n_ {\ text {ef}}}$ $n_{1}$ $n_{2}$ $L_{1}=\lambda_{b}/(4n_{1})$ $L_{2}=\lambda_{b}/(4n_{2})$ $\lambda _{b}$

$|r|=\left({\frac {1-(n_{1}/n_{2})^{2m)){1+(n_{1}/n_{2})^{2m} }}\derecho)^{2}$ ,

donde es el número de pares de capas de cuarto de onda que componen el DBR. El coeficiente de reflexión máximo del DBR en el espectro recae en la longitud de onda y su ancho espectral se determina a partir de la expresión: $metro$ $\lambda _{b}$

$\Delta \lambda ={\frac {2\lambda _{b}\Delta {n}}{\pi {n_{\text{eff}}}}}$ ,

donde es la diferencia entre los índices de refracción y , es el índice de refracción efectivo del DBR. ${\ estilo de visualización \ Delta {n}}$ $n_{1}$ $n_{2}$ $n_{\text{ef}}=2\left(1/n_{1}+1/n_{2}\right)^{-1}$

Fuentes

↑ página 128 en Ondas ópticas en medios en capas, P. Yeh, John Wiley & Sons, 1991.
↑ HJ Lee, "Técnicas para fabricar reflectores de Bragg en guías de ondas de costilla SiO2-Si3N3--SiO2 en Si", Applied Optics, vol. 27, núm. 6, 1988, págs. 1199-1202.
↑ Artículo en el sitio web de CJSC "Concept Technologies" "Rejillas de fibra de Bragg en sistemas de transmisión óptica". . Consultado el 13 de octubre de 2007. Archivado desde el original el 13 de agosto de 2007. (indefinido)
↑ GJ Veldhuis, JH Berends, RG Heideman y PV Lambeck, "Un reflector Bragg óptico integrado utilizado como sensor quimioóptico", Pure Appl. Optar. 7 N° 1, 1998.
↑ DR Hjelme, L. Bjerkan, S. Neegard, JS Rambech y JV Aarsnes, "Aplicación de sensores de rejilla de Bragg en la caracterización de modelos de vehículos marinos a escala", Applied Optics, vol. 36, núm. 1, 1997, págs. 328-336".
↑ O. E. Naniy, Transmisores ópticos, Lightwave Russian Edition, No. 2, 2003, págs. 48-51. (enlace no disponible) . Consultado el 14 de octubre de 2007. Archivado desde el original el 21 de noviembre de 2008. (indefinido)
↑ Y. Tohmori, Y. Yoshikuni, H. Ishii, F. Kano, T. Tamamura, Y. Kondo, M. Yamamoto, "Láseres DBR de rejilla de superestructura ajustable en longitud de onda de amplio rango (SSG)", IEEE Quantum Electronics, vol. . . 39, núm. 10, 2003, págs. 1314-1320.
↑ A. Yariv, M. Nakamura, "Estructuras periódicas para óptica integrada", IEEE Quantum Electronics, vol. 13, núm. 4, 1977, págs. 233-253.
↑ en: Difracción de Bragg
↑ Pág. 73, C. Wilmsen, H. Temkin y LA Coldren, Láseres emisores de superficie de cavidad vertical, Cambridge Studies in Modern Optics, 1999.