DBR(分布ブラッグ反射器)とは

Distributed Bragg Reflector

最終更新:2026-10-03・化合物半導体・デバイス別|用語集のExcel・PDF版をダウンロード

DBR(分布ブラッグ反射器)とは?

DBR(分布ブラッグ反射器)とは、屈折率の異なる薄い層を交互に積み重ね、各界面での反射光を干渉で強め合わせて特定の波長を高い割合で反射する鏡です。各層を波長の4分の1の厚さにすることで99%を超える反射率が得られます。面発光レーザー(VCSEL)の共振器の鏡や、LED・光検出器に使われます。

定義・解説

DBR(Distributed Bragg Reflector:分布ブラッグ反射器)とは、屈折率の異なる2種類の薄い層を交互に何層も積み重ね、各層の界面で少しずつ反射した光を強め合わせることで、特定の波長の光を非常に高い割合で反射する鏡のことです。ブラッグ反射鏡、ブラッグミラーとも呼ばれます。金属の鏡と違って光の吸収がほとんどないため、99%を超える高い反射率が得られます。

DBRの原理は光の干渉です。各層の厚さを、その層の中での光の波長の4分の1(λ/4n、nは屈折率)にすると、各界面で反射した光の位相がそろって強め合います。層の屈折率の差が大きいほど、また層の数が多いほど反射率が高くなり、反射する波長の幅(ストップバンド)も屈折率の差で決まります。名前の由来であるブラッグの法則は、結晶の原子の面で反射したX線が強め合う条件(2d sinθ=nλ)を示したもので、周期的な構造で波が強く反射されるという点で共通しています。

半導体では、DBRは面発光レーザー(VCSEL)の上下の鏡として欠かせません。VCSELでは、GaAsとAlGaAsのように屈折率の違う化合物半導体の層を、MOCVDなどで数十層積み重ねてDBRとし、その間に発光層を挟んで共振器を作ります。VCSELはスマートフォンの顔認証やデータセンターの光通信に使われています。LEDでは、基板側へ向かう光を反射して取り出す光を増やすために、光検出器では特定の波長だけを感じるようにするためにDBRが使われます。誘電体の膜を交互に積んだDBRは、光学フィルタや反射防止膜にも応用されています。

よくある質問(FAQ)

DBRはなぜ高い反射率が得られるのですか?▾
各層の厚さを層の中での波長の4分の1にすると、各界面で反射した光の位相がそろって強め合うためです。層を何十層も重ねるほど反射が積み重なり、金属の鏡のような吸収もないため、99%を超える反射率が得られます。
VCSELでDBRはどう使われますか?▾
VCSEL(面発光レーザー)では、発光する層の上下をDBRで挟み、光を何度も往復させて増幅する共振器を作ります。GaAsとAlGaAsなどの化合物半導体の層を交互に積んでDBRにし、ウェハの表面に垂直な方向にレーザー光を出します。

設備の製造メーカー

コヒレント(Coherent Corp.)米国

化合物半導体基板(SiC・GaAs)・レーザー光学部品を手掛けるグローバル大手メーカー。2022年にII-VI…

AIXTRONドイツ

MOCVD・CVD装置の世界的リーダー。GaN LED・SiCエピタキシー・III-V族化合物半導体デバイスの…

住友電気工業(SiC・化合物半導体)日本

電線・光ファイバを主事業に持つ住友電工の化合物半導体部門。SiCウェハ・GaAs・InP基板などパワーデバイス…

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