Was ist ein Prager Spiegel?

Aug 03, 2018

Ein Bragg-Reflektor (auch als verteilter Bragg-Reflektor bekannt) ist eine Reflektorstruktur aus zwei optischen Materialien, die aus einstellbaren Mehrschichtstrukturen bestehen. Am gebräuchlichsten ist ein Viertelspiegel, bei dem die Dicke jeder Schicht einem Viertel der Wellenlänge entspricht.
Der Bragg-Reflektor (auch als verteilter Bragg-Reflektor bekannt) ist eine Reflektorstruktur aus zwei optischen Materialien, die aus einstellbaren Mehrschichtstrukturen bestehen. Am häufigsten wird ein Viertelspiegel verwendet, wobei jede Schichtdicke einem Viertel der Wellenlänge entspricht. Letztere Bedingung gilt für den Fall des direkten Einfalls. Wird der Reflektor bei einem großen Einfallswinkel verwendet, ist die relative Dicke der erforderlichen Schicht größer.

So funktioniert der Prager Spiegel
An jeder Grenzfläche der beiden Materialien treten Fresnel-Reflexionen auf. Bei der Arbeitswellenlänge beträgt der Abstandsunterschied zwischen dem reflektierten Licht an den beiden benachbarten Grenzflächen eine halbe Wellenlänge. Darüber hinaus ändert sich auch das Symbol des Reflexionskoeffizienten an der Grenzfläche. Daher interferiert das gesamte reflektierte Licht an der Grenzfläche miteinander und erzeugt eine starke Reflexion. Die Reflektivität wird durch die Anzahl der Schichten und den Brechungsindexunterschied zwischen den Materialien bestimmt. Die Reflexionsbandbreite wird hauptsächlich durch den Brechungsindexunterschied bestimmt.

Abb. 1 zeigt die Durchdringungskurve des elektrischen Feldes eines Bragg-Reflektors mit acht Schichten aus TiO₂ und SiO₂. Die blaue Kurve entspricht der Intensitätsverteilung von Licht mit einer Wellenlänge von 1000 nm, das von rechts einfällt. Es ist zu beachten, dass die Intensitätskurve außerhalb des Spiegels aufgrund der Interferenzwirkung von Wellen in die entgegengesetzte Richtung oszilliert. Die graue Kurve zeigt die Intensitätsverteilungskurve bei einer Wellenlänge von 800 nm, wenn ein großer Teil des Lichts die Reflektorbeschichtung durchdringen kann.

Die elektrische Felddurchdringungskurve des Bragg-Spiegels.

Abbildung 2 zeigt die Änderungskurve der Reflektivität und der Gruppenzeitverzögerungsdispersion mit der Wellenlänge. Die Reflektivität ist in einigen optischen Bandbreiten sehr hoch, was mit der Brechungsindexdifferenz und der Anzahl der verwendeten Materialien zusammenhängt. Die Dispersion wird aus der zweiten Ableitung der reflektierten Phase in Bezug auf die optische Frequenz berechnet. Die Dispersion ist bei der mittleren Wellenlänge des Reflektorbandes gering, nimmt jedoch auf beiden Seiten schnell zu. Abbildung 3 zeigt die Farbskala des optischen Felds, das den Reflektor durchdringt. Wie Sie sehen können, kann nur ein kleiner Teil des Lichtfelds den Reflektor durchdringen.
Der Typ des Bragg-Spiegels

Bragg-Reflektoren können mit den folgenden Techniken hergestellt werden:
Bei dielektrischen Reflektoren kommen Dünnschichtbeschichtungsverfahren wie Elektronenstrahlverdampfung oder Ionenstrahlsputtern zum Einsatz, die als Laserreflektoren für Festkörperlaser verwendet werden können.
Diese Reflexion besteht aus amorphen Materialien.
Faser-Bragg-Gitter, einschließlich langperiodischer Fasergitter, werden häufig in Faserlasern und anderen faseroptischen Geräten verwendet.
Ebenso kann das Body-Bragg-Gitter aus lichtempfindlichen Materialien hergestellt werden.
Der Halbleiter-Bragg-Spiegel kann durch Fotolithografie hergestellt werden.
Der Reflektor kann in Laserdioden, insbesondere in oberflächenemittierenden Lasern, verwendet werden.
Es gibt auch verschiedene Arten von Bragg-Reflektoren, die in Wellenleiterstrukturen verwendet werden, die eine gewellte Wellenleiterstruktur aufweisen und durch Fotolithografie hergestellt werden.
Dieser Gittertyp kann in einigen verteilten Bragg-Reflektoren oder Laserdioden mit verteilter Rückkopplung verwendet werden. Es gibt auch ein Mehrschicht-Reflektordesign, das sich vom einfachen Viertelreflektordesign unterscheidet. Bei gleicher Anzahl von Schichten hat es normalerweise einen niedrigeren Brechungsindex, kann aber als dichroitischer Reflektor oder Chirp-Reflektor zur Dispersionskompensation optimiert werden.

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