Wie funktionieren Bragg-Reflektoren?

Bragg-Reflektoren verstehen

Bragg-Reflektoren , auch Bragg-Spiegel oder verteilte Bragg-Reflektoren (DBRs) genannt, sind optische Strukturen, die bestimmte Wellenlängen des Lichts reflektieren und andere durchlassen. Sie sind eine grundlegende Komponente in verschiedenen optischen Geräten, darunter Laser, Sensoren und Glasfasern. Das Prinzip der Bragg-Reflektoren basiert auf der konstruktiven Interferenz von Lichtwellen.

Funktionsprinzip

Bragg-Reflektoren bestehen aus abwechselnden Schichten von Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Wenn Lichtwellen in den Reflektor eintreten, werden sie an jeder Schnittstelle zwischen den verschiedenen Materialien teilweise reflektiert. Wenn die Dicke der Schichten genau so gesteuert wird, dass sie ein Viertel der Wellenlänge des zu reflektierenden Lichts beträgt, sind die reflektierten Wellen von jeder Schnittstelle in Phase. Dieser Zustand führt zu konstruktiver Interferenz , wodurch die Reflexion von Licht der gewünschten Wellenlänge deutlich verstärkt wird, während andere Wellenlängen mit minimaler Reflexion durchgelassen werden.

Hauptmerkmale

• Selektive Wellenlängenreflexion: Bragg-Reflektoren reflektieren bestimmte Wellenlängen hocheffizient und sind daher ideal für wellenlängenspezifische Anwendungen.
• Hohe Reflektivität: Durch Optimierung der Anzahl der Schichten und des Kontrasts der Brechungsindizes können Bragg-Reflektoren eine nahezu perfekte Reflektivität für die Zielwellenlänge erreichen.
• Breites Anwendungsspektrum: Sie werden in einer Vielzahl optischer Geräte verwendet, einschließlich Lasern (zur Bildung des Resonanzhohlraums), optischen Sensoren und Wellenlängenfiltern.

Entwurfsüberlegungen

Die Entwicklung eines Bragg-Reflektors erfordert eine sorgfältige Auswahl der Materialien und eine präzise Kontrolle der Dicke jeder Schicht. Zu den wichtigsten Parametern gehören die Brechungsindizes der Materialien, die Anzahl der Schichten und die Betriebswellenlänge. Die Wirksamkeit eines Bragg-Reflektors wird durch seine Fähigkeit bestimmt, konstruktive Interferenz bei der gewünschten Wellenlänge zu verursachen, die von diesen Parametern beeinflusst wird.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Bragg-Reflektoren das Prinzip der konstruktiven Interferenz nutzen, um gezielt bestimmte Wellenlängen des Lichts zu reflektieren, was sie zu einer entscheidenden Komponente bei der Konstruktion verschiedener optischer Geräte macht.