布拉格反射鏡（也稱（chēng）為（wéi）分布布拉格反射器）是一種反射鏡結構，包含了兩種光學材料（liào）組成的可調節的多層（céng）結構。最常用的是四分之一反射鏡，其中每一層的厚度都對應四分之（zhī）一的波長。後麵的條件適用於正入射的情況，如果反射鏡用於較大角度的入（rù）射時，則相對的需要層厚更大（dà）。

 

布拉格反射鏡的工作（zuò）原（yuán）理

在兩材料的每個界麵處（chù）都發生菲涅爾（ěr）反（fǎn）射。在工作波長時，兩個相鄰界麵處反射光的光程差為半個波長，另外，界麵處的反射係數的符號也會發生改變。因（yīn）此（cǐ），在界麵處的所有反射光發（fā）生相消幹涉，得到很強的反射（shè）。反射率是由材料（liào）的層數和材料（liào）之（zhī）間的折射率差決定的。反射（shè）帶寬則主（zhǔ）要由折射率差決定。

 

圖1給出了采用8層TiO2和SiO2材（cái）料的（de）布拉（lā）格反射鏡的電場穿透曲（qǔ）線（xiàn）。藍（lán）色曲線對應波（bō）長為1000nm的光從右側入射時的強度（dù）分（fèn）布曲（qǔ）線。需要注意的是，在反射鏡（jìng）外（wài）麵強度曲線發生（shēng）振蕩，是由（yóu）於相反方向的波發生幹涉效應。灰色曲線是波長為（wéi）800nm時對應的強度（dù）分布曲線，這時很大一部分光可以透過反射鏡塗層（céng）。

 

 

圖1.布拉格反射鏡的電（diàn）場穿透（tòu）曲線。

 

圖2給出了反射率和群時延色散隨波長的變化曲線。反射率在有些光學帶寬範圍內很高，這與采用材料的折射率差和層數有關。色散是由反射相位對光（guāng）學頻率二次求導計（jì）算得到的。色散在反射頻帶的中心波長處很（hěn）小，但是往（wǎng）兩邊迅速增大。

 

圖2.與圖1相同的反射鏡的反射率（黑線）和色散曲線（藍線）。

 

圖（tú）3給（gěi）出（chū）了光（guāng）場穿透反射鏡（jìng）的色階圖。可以（yǐ）看到，反射頻帶隻有很（hěn）小部分的光場可（kě）以穿透（tòu）反射（shè）鏡。

 

圖3.場強度穿透布拉格反射鏡的程度隨波長的變化圖。圖中的顏色（sè）代表進入反射鏡的光強。

 

布拉格反射鏡的類（lèi）型

可以采（cǎi）用下（xià）麵幾種不同的技術製備布拉格反射鏡：

電介質反射（shè）鏡采用薄膜塗（tú）層技術，例如采用電子束蒸鍍或者離（lí）子束濺射技術，它可以用作固態體激光器的激光反射鏡。這種反射結構包含了非晶材料。

 

光纖布拉格光柵（shān），包括長周期光纖（xiān）光柵，通（tōng）常用於光纖激光器和其它光纖裝置中（zhōng）。類似的，體布拉（lā）格光柵也可以由光敏材料製（zhì）作。

 

半導體布拉格反射鏡可以采用光刻技術製備。這種反射鏡可用在激光二極管中（zhōng），尤其是表麵發射激光器中。

 

還有用在波導結構中的各種布拉格反射器（qì），采用（yòng）波紋波導結構，由光刻技術製（zhì）備。這（zhè）種類型的光柵可用在一些分布布（bù）拉格反射器或者（zhě）分布反饋激光二極（jí）管中。

 

還有多（duō）層反射鏡設計，與簡單的（de）四分之一反射鏡設計不同。在具有相同層數的情況下，它通常具有更低的折射率，但是可以經過優化作為二色性（xìng）反射鏡或者（zhě）啁啾反射鏡用於色散補償。