Брэгговские зеркала

Дата публикации: 29.01.2019 16:00

Брэгговские зеркала

Устройство брэгговских зеркал (отражателей)

Тонкие брэгговские зеркала представляют собой структуру, состоящую из чередующейся последовательности оптических материалов с разным показателем преломления. Толщина каждого оптического слоя соответствует четверти центральной длины волны брэгговского зеркала:

t_H = λ/(4n_H) – толщина слоя с большим показателем преломления n_H

t_L = λ/(4n_L) – толщина слоя с меньшим показателем преломления n_L

На границе между слоями с разными показателями преломления падающий пучок отражается. Отраженные части имеют сдвиг по фазе в 180^ов том случае, если свет перешел из слоя с меньшим показателем преломления в слой с большим коэффициентом. Относительная разность фаз всех отраженных лучей либо нулевая, либо кратна полному обороту в 360^о(тогда наблюдается явление интерференции).

Из-за частичного отражения интенсивность падающего излучения во время перехода через слой падает; в то же время, интенсивность отраженного излучения возрастает, если поглощение среды незначительно.

quarter-wave_stack структура

Рисунок 1. Структура из слоев, толщиной в четверть волны. Incident light – падающий свет. Reflected light (combination of 6 beams) – отраженный свет (комбинация из 6 лучей). Air - воздух. Low/High index – Меньший/больший коэффициент преломления. Substrate – подложка. Transmitted light – вышедшее излучение

Отражательная способность брэгговских зеркал

Отражение R в структуре из слоев, толщиной в четверть длины волны, помещенной в воздух, рассчитывается по следующей формуле:

б ф 1

, где Y рассчитано следующим образом:

б ф 2

Y – пропускная способность структуры, состоящей из (2p + 1) слоев
n_H – больший показатель преломления
n_L – меньший показатель преломления
n_S – коэффициент преломления подложки (с образцом)
(2p + 1) – количество слоев в структуре

Аппроксимация

При большом нечетном количестве четвертьволновых пленок поглощением можно пренебречь. В таком случае, расчет отражения R и пропускания T можно оценить по следующим формулам:

б ф 3 б ф 4

Числовые примеры

Отражение брэгговского зеркала представляет собой функцию количества p пар пленок. Показатели преломления: n_H = n_S = 3.5, n_L = 3.0.

reflectance_bragg_mirror 1

reflectance_bragg_mirror_2

Рисунок 2. Отражение брэгговского зеркала. По вертикали – коэффициент отражения, по горизонтали – количество пар пленок Р

Ширина спектра в зоне с большим коэффициентом отражения

Спектральная ширина Δλ в области высокого отражения возрастает пропорционально разности показателей преломления (n_H - n_L). Эту величину в четвертьволновой структуре можно рассчитать через расчетную длину волны λ₀:

б ф 5

Относительная спектральная ширина w = Δλ/λ в зоне высокого отражения представляет собой функцию отношения показателей преломления n_H/n_L :

$refractive spectral_width$

Рисунок 3. График относительной спектральной ширины. По вертикали – относительная спектральная ширина, по горизонтали – отношение показателей преломления

Брэгговские зеркала, созданные на основе арсенида галлия и арсенида алюминия

При длине волны 1064 нм показатели преломления соединений арсенида галлия (GaAs) и арсенида алюминия (AlAs) соответственно равны 3.49 и 2.95.

На графиках далее представлены спектральные отражения четвертьволновых структур из разного количества пар арсенида галлия и арсенида алюминия с центральной длиной волны 1064 нм.

Рисунок 4. Спектральные отражения четвертьволновых структур из разного количества пар арсенида галлия и арсенида алюминия с центральной длиной волны 1064 нм. По вертикали – отражение (%), по горизонтали – длина волны (нм)

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции BATOP на территории РФ

Новые статьи

Характеристика свойств субхондральной кости человека с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной области (БИК)

Дегенеративные заболевания суставов часто характеризуются изменениями свойств суставного хряща и субхондральной кости. Эти изменения часто связаны с толщиной субхондральной пластинки и морфологией трабекулярной кости. Таким образом, оценка целостности субхондральной кости может дать важные сведения для диагностики патологий суставов. В данном исследовании изучается потенциал оптической спектроскопии для характеристики свойств субхондральной кости человека. Образцы остеохондральной кости (n = 50 – количество образцов) были извлечены из коленного сустава трупа человека (n = 13) в четырех анатомических точках и подвергнуты БИК-спектроскопии(в ближней инфракрасной области). Затем образцы были исследованы с помощью микрокомпьютерной томографии для определения морфометрических характеристик субхондральной кости, включая: толщину пластинки (Sb.Th), толщину трабекул (Tb.Th), объемную долю (BV/TV) и индекс модели структуры (SMI). Связь между свойствами субхондральной кости и спектральными данными в 1-м (650 - 950 нм), 2-м (1100 - 1350 нм) и 3-м (1600-1870 нм) оптических окнах была исследована с помощью многомерного метода частичных наименьших квадратов (PLS) регрессии. Значимые корреляции (p < 0.0001) и относительно низкие ошибки прогнозирования были получены между спектральными данными в 1-м оптическом окне и Sb.Th (R²= 92.3%, ошибка = 7.1%), Tb.Th (R²= 88.4%, ошибка = 6.7%), BV/TV (R²= 83%, ошибка = 9.8%) и SMI (R²= 79.7%, ошибка = 10.8%). Таким образом, БИК-спектроскопия в 1-м тканевом оптическом окне способна характеризовать и оценивать свойства субхондральной кости и потенциально может быть адаптирована во время артроскопии.

Моделирование нервного волокна на основе оптического волновода

Миелинизированные аксоны являются многообещающими кандидатами для передачи нервных сигналов и света ввиду их волноводных структур. С другой стороны, с появлением таких заболеваний, как рассеянный склероз и нарушений формирования и передачи нервных сигналов из-за демиелинизации, понимание свойств миелинизированного аксона как волновода приобретает большую важность. Настоящее исследование направлено на то, чтобы показать, что профиль показателя преломления (ПП) миелинизированного аксона играет существенную роль в передаче лучей в нем.

Оптимизация обнаружения сверхслабых световых потоков

В ходе исследования, описанного в данной статье, были объединены статистическая модель, анализ шумов детектора и эксперименты по калибровке. Согласно результатам, видимый свет может быть обнаружен с помощью ПЗС камеры с электронным умножителем с соотношением сигнал/шум, равным 3, для потоков с количеством фотонов менее 30 фотонов с⁻¹ см⁻².

Диагностика импульсного плазменного потока

Импульсные плазменные потоки в плазменных ускорителях широко используются для решения ряда научных и практических задач. Особый интерес среди применений импульсных плазменных потоков представляют термоядерный синтез и астрофизические исследования, например, экспериментальное исследование взаимодействия импульсного плазменного потока с материалами.

Полные высокопроизводительные настольные системы сканирования HSI PUSH-BROOM

Применение гиперспектральной визуализации заметно расширилось за последние годы. Тем не менее, остается общая проблема, а именно: предоставление полного интегрированного решения для фиксации 2-D гиперспектральных изображений в компактном настольном формате, которое предоставляет подробную спектральную информацию для определения компонентов, количества и их распределения в плоскости сканирования.

Автофлуоресцентная микроскопия — идентификация бактериальных сигналов на образцах горных пород

Распространенным методом обнаружения микробов в жидких и нежидких образцах является окрашивание флуоресцентными красителями, при котором образцы окрашиваются флуорофором, возбуждаемым фотонами от источника света. Флуорофоры — это молекулы, которые проявляют флуоресценцию, и могут быть биомолекулами естественного происхождения (в этом случае флуоресценция называется автофлуоресценцией), флуоресцентными красителями (синтезированными молекулами) или минералами. Конкретные применения красителей включают обнаружение и перечисление бактерий, визуализацию экспрессии генов и обнаружение биомолекул, которые иначе невозможно было бы отследить.