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

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