Брэгговское зеркало (или распределенный диэлектрический отражатель) представляет собой набор ультратонких (от десятков до сотен нанометров) слоев из прозрачных материалов с периодически меняющимся показателем преломления n. Оптические толщины слоев подбираются таким образом, чтобы при падении света на такую структуру возникающая интерференция для отраженных от границ раздела сред лучей приводила бы к их взаимному усилению. В результате в определенном диапазоне длин волн такая многослойная структура начинает очень эффективно (c коэффициентом ~ 100%) отражать свет, несмотря на то, что каждый ее слой в отдельности прозрачен. Принцип такого распределенного отражателя широко используется, например, в одномерных фотонных кристаллах, интерференционных светофильтрах и т.п.
В простейшем случае Брэгговское зеркало состоит из последовательности двух чередующихся слоев с различными показателями преломления n1 и n2 (пусть для определенности n1<n2). Известно, что при нормальном падении монохроматического света с длиной волны λ на такую многослойную структуру для достижения эффективного отражения необходимо выполнение следующего условия интерференционного максимума для отраженных лучей:
которое называется условием Брэгга (Λ – период структуры, m – целое число). При этом чаще всего оптические толщины каждого из слоев выбирают равными четверти длины волны падающего света (в условии Брэгга m=1).
- Почему оптические толщины слоев простейшего Брэгговского зеркала выбирают равными именно λ4, и что изменится, если эти толщины выбрать в виде любой другой комбинации, дающей в сумме λ2? Ответ обосновать. (5 баллов)
- Как качественно изменится коэффициент отражения, если оптические толщины слоев взять равными λ2 (в условии Брэгга m=2)? Ответ обосновать. (8 баллов)