Розподілений бреггівський відбивач (РБВ) — відбивач, який використовують у хвилеводах, наприклад, оптичних волокнах. Це структура, утворена з чергуваннеям кількох шарів матеріалів із різними показниками заломлення або періодичним зміненням деякої характеристики (наприклад, висоти) діелектричного хвилеводу, що призводить до періодичної зміни ефективного показника заломлення у хвидеводі. Кожна межа шару викликає часткове відбиття і заломлення світлової хвилі. Для хвиль, довжина хвилі у вакуумі яких у чотири рази перевищує оптичну товщину шарів, між цими променями виникає максимум інтерференції, тому шари діють як високоякісний відбивач. Діапазон довжин хвиль, які відбиваються, називають фотонною смугою затримання. У цьому діапазоні довжин хвиль світлу «заборонено» поширюватися в структурі.
Відбивна здатність
Відбивна здатність РБВ для інтенсивності приблизно дорівнює
де і — відповідні показники заломлення початкового середовища, двох матеріалів, що чергуються, і кінцевого середовища (тобто основи або субстрату); — кількість повторюваних пар матеріалу з низьким/високим показником заломлення. Ця формула передбачає, що всі повторювані пари мають товщину чверті хвилі (тобто , де — показник заломлення шару, — товщина шару, а це довжина хвилі світла).
Смугу частот фотонної смуги затримання можна розрахувати за допомогою
де — центральна частота діапазону. Ця конфігурація дає найбільший можливий коефіцієнт , якого можна досягти з цими двома значеннями показника заломлення.
Збільшення кількості пар у РБВ збільшує відбивну здатність дзеркала, а збільшення контрасту показника заломлення між матеріалами у бреггівських парах збільшує як відбивну здатність, так і ширину смуги. Поширеною парою матеріалів є діоксид титану (n ≈ 2,5) і діоксид кремнію (n ≈ 1,5). Підставивши у формулу вище, отримаємо ширину суги приблизно 200 нм для світла з довжиною хвилі 630 нм.
Розподілені бреггівські відбивачі є критично важливими компонентами [en] та інших типів лазерних діодів із вузькою смугою, таких як лазери з розподіленим зворотним зв'язком і [en]. Їх також використовують для формування [en] (або [en]) у волоконних лазерах і лазерах на вільних електронах.
Відбивна здатність у режимах TE і TM
Розглянемо взаємодію світла з поперечною електричною (ПЕ) та поперечною магнітною (ПМ) поляризацією зі структурою РБВ за кількох довжин хвиль і кутів падіння. Відбивну здатність структури РБВ (описана нижче) розраховано за допомогою методу матриць переходу (ММП), де тільки мода ПЕ сильно відбивається цим стеком, тоді як моди ПМ пропускаються. Це також показує, що РБВ діє як поляризатор.
Для падіння ПЕ і ПМ маємо спектри відбиття стека РБВ, що відповідає 6-шаровому пакету з діелектричним контрастом між повітряним і діелектричним шарами 11,5. Товщина повітряного та діелектричного шарів становить 0,8 і 0,2 періоду відповідно. Довжина хвилі на малюнку кратна періоду комірок.
Бреггівські відбивачі на основі біотехнологій
Бреггівські відбивачі на основі біотехнологій — це одновимірні фотонні кристали, створені за мотивами природи. Відбиття світла від такої наноструктурованої матерії спричиняє [en]. Виготовлені з мезопористих оксидів металів або полімерів, ці пристрої можна використовувати як недорогі датчики пари/розчинників. Наприклад, колір цих пористих багатошарових структур змінюватиметься, коли речовина, що заповнює пори, замінюється іншою (наприклад, повітря замінюється водою).
Див. також
Примітки
- (1995). Approximate calculation of the reflection coefficient from a stratified medium. Pure and Applied Optics: Journal of the European Optical Society Part A. 4 (5): 665. Bibcode:1995PApOp...4..665S. doi:10.1088/0963-9659/4/5/018.
- Orfanidis, Sophocles J. (2016). Electromagnetic Waves and Antennas. ECE Department, Rutgers University.
- Osting, B. (2012). Bragg structure and the first spectral gap. Applied Mathematics Letters. 25 (11): 1926—1930. doi:10.1016/j.aml.2012.03.002.
- Bertucci, Simone; Megahd, Heba; Dodero, Andrea; Fiorito, Sergio; Di Stasio, Francesco; Patrini, Maddalena; Comoretto, Davide; Lova, Paola (4 травня 2022). Mild Sol–Gel Conditions and High Dielectric Contrast: A Facile Processing toward Large-Scale Hybrid Photonic Crystals for Sensing and Photocatalysis. ACS Applied Materials & Interfaces (англ.). 14 (17): 19806—19817. doi:10.1021/acsami.1c23653. ISSN 1944-8244. PMC 9073830. PMID 35443778.
- Guldin, Stefan; Kolle, Mathias; Stefik, Morgan; Langford, Richard; Eder, Dominik; Wiesner, Ulrich; Steiner, Ullrich (6 липня 2011). Tunable Mesoporous Bragg Reflectors Based on Block-Copolymer Self-Assembly (PDF). Advanced Materials (англ.). 23 (32): 3664—3668. doi:10.1002/adma.201100640. ISSN 0935-9648. PMID 21732558.
- Ghazzal, Mohamed N.; Deparis, Olivier; De Coninck, Joel; Gaigneaux, Eric M. (2013). Tailored refractive index of inorganic mesoporous mixed-oxide Bragg stacks with bio-inspired hygrochromic optical properties. Journal of Materials Chemistry C (англ.). 1 (39): 6202. doi:10.1039/c3tc31178c. ISSN 2050-7526.
- Lova, Paola; Manfredi, Giovanni; Boarino, Luca; Comite, Antonio; Laus, Michele; Patrini, Maddalena; Marabelli, Franco; Soci, Cesare; Comoretto, Davide (10 березня 2015). Polymer Distributed Bragg Reflectors for Vapor Sensing. ACS Photonics (EN) . 2 (4): 537—543. doi:10.1021/ph500461w. ISSN 2330-4022.
{{}}
:|hdl-access=
вимагає|hdl=
() - Wang, Hui; Zhang, Ke-Qin; Wang, Hui; Zhang, Ke-Qin (28 березня 2013). Photonic Crystal Structures with Tunable Structure Color as Colorimetric Sensors. Sensors (англ.). 13 (4): 4192—4213. doi:10.3390/s130404192. PMC 3673079. PMID 23539027.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Rozpodilenij breggivskij vidbivach RBV vidbivach yakij vikoristovuyut u hvilevodah napriklad optichnih voloknah Ce struktura utvorena z cherguvanneyam kilkoh shariv materialiv iz riznimi pokaznikami zalomlennya abo periodichnim zminennyam deyakoyi harakteristiki napriklad visoti dielektrichnogo hvilevodu sho prizvodit do periodichnoyi zmini efektivnogo pokaznika zalomlennya u hvidevodi Kozhna mezha sharu viklikaye chastkove vidbittya i zalomlennya svitlovoyi hvili Dlya hvil dovzhina hvili u vakuumi yakih u chotiri razi perevishuye optichnu tovshinu shariv mizh cimi promenyami vinikaye maksimum interferenciyi tomu shari diyut yak visokoyakisnij vidbivach Diapazon dovzhin hvil yaki vidbivayutsya nazivayut fotonnoyu smugoyu zatrimannya U comu diapazoni dovzhin hvil svitlu zaboroneno poshiryuvatisya v strukturi Chasorozdilna model impulsu sho vidbivayetsya vid breggivskogo dzerkalaVidbivna zdatnistRozrahunkova vidbivna zdatnist shematichnoyi strukturi RVB Vidbivna zdatnist RBV R displaystyle R dlya intensivnosti priblizno dorivnyuye R n o n 2 2 N n s n 1 2 N n o n 2 2 N n s n 1 2 N 2 displaystyle R left frac n o n 2 2N n s n 1 2N n o n 2 2N n s n 1 2N right 2 de n o n 1 n 2 displaystyle n o n 1 n 2 i n s displaystyle n s vidpovidni pokazniki zalomlennya pochatkovogo seredovisha dvoh materialiv sho cherguyutsya i kincevogo seredovisha tobto osnovi abo substratu N displaystyle N kilkist povtoryuvanih par materialu z nizkim visokim pokaznikom zalomlennya Cya formula peredbachaye sho vsi povtoryuvani pari mayut tovshinu chverti hvili tobto n d l 4 displaystyle nd lambda 4 de n displaystyle n pokaznik zalomlennya sharu d displaystyle d tovshina sharu a l displaystyle lambda ce dovzhina hvili svitla Smugu chastot D f 0 displaystyle Delta f 0 fotonnoyi smugi zatrimannya mozhna rozrahuvati za dopomogoyu D f 0 f 0 4 p arcsin n 2 n 1 n 2 n 1 displaystyle frac Delta f 0 f 0 frac 4 pi arcsin left frac n 2 n 1 n 2 n 1 right de f o displaystyle f o centralna chastota diapazonu Cya konfiguraciya daye najbilshij mozhlivij koeficiyent D f 0 f 0 displaystyle frac Delta f 0 f 0 yakogo mozhna dosyagti z cimi dvoma znachennyami pokaznika zalomlennya Zbilshennya kilkosti par u RBV zbilshuye vidbivnu zdatnist dzerkala a zbilshennya kontrastu pokaznika zalomlennya mizh materialami u breggivskih parah zbilshuye yak vidbivnu zdatnist tak i shirinu smugi Poshirenoyu paroyu materialiv ye dioksid titanu n 2 5 i dioksid kremniyu n 1 5 Pidstavivshi u formulu vishe otrimayemo shirinu sugi priblizno 200 nm dlya svitla z dovzhinoyu hvili 630 nm Rozpodileni breggivski vidbivachi ye kritichno vazhlivimi komponentami en ta inshih tipiv lazernih diodiv iz vuzkoyu smugoyu takih yak lazeri z rozpodilenim zvorotnim zv yazkom i en Yih takozh vikoristovuyut dlya formuvannya en abo en u volokonnih lazerah i lazerah na vilnih elektronah Vidbivna zdatnist u rezhimah TE i TM Shema povnogo vidbittya yak funkciya kuta padinnya ta bezrozmirnoyi chastoti Parametri sistem e 11 4 1 0 period odnogo sharu d 0 2 0 8 1 zagalna kilkist periodiv 6 Liva polovina predstavlyaye vidbittya TM iz kutom Bryustera pokazanim biloyu punktirnoyu liniyeyu prava polovina predstavlyaye vidbittya TE Rozglyanemo vzayemodiyu svitla z poperechnoyu elektrichnoyu PE ta poperechnoyu magnitnoyu PM polyarizaciyeyu zi strukturoyu RBV za kilkoh dovzhin hvil i kutiv padinnya Vidbivnu zdatnist strukturi RBV opisana nizhche rozrahovano za dopomogoyu metodu matric perehodu MMP de tilki moda PE silno vidbivayetsya cim stekom todi yak modi PM propuskayutsya Ce takozh pokazuye sho RBV diye yak polyarizator Dlya padinnya PE i PM mayemo spektri vidbittya steka RBV sho vidpovidaye 6 sharovomu paketu z dielektrichnim kontrastom mizh povitryanim i dielektrichnim sharami 11 5 Tovshina povitryanogo ta dielektrichnogo shariv stanovit 0 8 i 0 2 periodu vidpovidno Dovzhina hvili na malyunku kratna periodu komirok Breggivski vidbivachi na osnovi biotehnologijBreggivski vidbivachi na osnovi biotehnologij ce odnovimirni fotonni kristali stvoreni za motivami prirodi Vidbittya svitla vid takoyi nanostrukturovanoyi materiyi sprichinyaye en Vigotovleni z mezoporistih oksidiv metaliv abo polimeriv ci pristroyi mozhna vikoristovuvati yak nedorogi datchiki pari rozchinnikiv Napriklad kolir cih poristih bagatosharovih struktur zminyuvatimetsya koli rechovina sho zapovnyuye pori zaminyuyetsya inshoyu napriklad povitrya zaminyuyetsya vodoyu Div takozhDifrakciya Breggivska difrakciya Difrakcijna gratka Dielektrichne dzerkalo Interferometr Fabri Pero Umova Bregga VulfaPrimitki 1995 Approximate calculation of the reflection coefficient from a stratified medium Pure and Applied Optics Journal of the European Optical Society Part A 4 5 665 Bibcode 1995PApOp 4 665S doi 10 1088 0963 9659 4 5 018 Orfanidis Sophocles J 2016 Electromagnetic Waves and Antennas ECE Department Rutgers University Osting B 2012 Bragg structure and the first spectral gap Applied Mathematics Letters 25 11 1926 1930 doi 10 1016 j aml 2012 03 002 Bertucci Simone Megahd Heba Dodero Andrea Fiorito Sergio Di Stasio Francesco Patrini Maddalena Comoretto Davide Lova Paola 4 travnya 2022 Mild Sol Gel Conditions and High Dielectric Contrast A Facile Processing toward Large Scale Hybrid Photonic Crystals for Sensing and Photocatalysis ACS Applied Materials amp Interfaces angl 14 17 19806 19817 doi 10 1021 acsami 1c23653 ISSN 1944 8244 PMC 9073830 PMID 35443778 Guldin Stefan Kolle Mathias Stefik Morgan Langford Richard Eder Dominik Wiesner Ulrich Steiner Ullrich 6 lipnya 2011 Tunable Mesoporous Bragg Reflectors Based on Block Copolymer Self Assembly PDF Advanced Materials angl 23 32 3664 3668 doi 10 1002 adma 201100640 ISSN 0935 9648 PMID 21732558 Ghazzal Mohamed N Deparis Olivier De Coninck Joel Gaigneaux Eric M 2013 Tailored refractive index of inorganic mesoporous mixed oxide Bragg stacks with bio inspired hygrochromic optical properties Journal of Materials Chemistry C angl 1 39 6202 doi 10 1039 c3tc31178c ISSN 2050 7526 Lova Paola Manfredi Giovanni Boarino Luca Comite Antonio Laus Michele Patrini Maddalena Marabelli Franco Soci Cesare Comoretto Davide 10 bereznya 2015 Polymer Distributed Bragg Reflectors for Vapor Sensing ACS Photonics EN 2 4 537 543 doi 10 1021 ph500461w ISSN 2330 4022 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite journal title Shablon Cite journal cite journal a hdl access vimagaye hdl dovidka Wang Hui Zhang Ke Qin Wang Hui Zhang Ke Qin 28 bereznya 2013 Photonic Crystal Structures with Tunable Structure Color as Colorimetric Sensors Sensors angl 13 4 4192 4213 doi 10 3390 s130404192 PMC 3673079 PMID 23539027