DBR的工作原理及其在VCSEL中的作用

分布式布拉格反射（DBR）镜是垂直腔表面发射激光器（VCSEL）的重要组成部分。典型的DBR反射镜由交替的高折射率材料和低折射率材料构成，其厚度为1 / 4ni波长（ni是该层的折射率）。
它的反射率取决于组成对数，边界条件和折射率差。图1布拉格反射器的工作原理DBR反射器的工作原理如图1所示。
根据反射原理，当光从光学稀薄介质n1发射到光学致密介质n2时（折射率n2≥1）。 n1），反射光在界面处将产生半波损耗，并且相位将改变π。
当光进入DBR层时，它将在每个层的上表面和下表面反射一次。根据DBR的设计原理，当DBR的工作中心波长为λ0且厚度为d [d =λ0/（4n）]时，将发生两次反射。
光程差为0.5λ，与π的相位变化相对应，并且半波损耗也会改变π的相位。最后，两个反射光是同相的，并且叠加得到增强，即，总反射系数增加。
DBR实际上是两种折射率介质的交替堆叠。 DBR的层越多，反射率越高，并且DBR的最终反射系数可以达到很高的水平。
DBR的反射率由每层材料的折射率差和DBR循环数决定。阻带宽度（阻带）取决于两种材料的折射率差和DBR的中心波长λ0。
图2显示了DBR反射率和相位随波长的​​变化趋势。在DBR的中心波长（970nm）附近形成较高的反射光谱，并且该中心波长被DBR反射，并且相位不变。
当波长移动时，反射光的相位将相应改变。图2DBR的反射率和相位随波长的​​变化对于特定频率的光，由于DBR的反射和谐振腔的选择，最终将形成稳定的振荡驻波。
由于DBR的多层反射结构，谐振光在DBR中具有穿透深度（如图3所示）。该效应将使有效腔长度大于谐振腔长度，从而导致较小的纵向模式间距，并可能增加多模性。
图3 VCSEL驻波分布图fqj