最後更新:2026年10月8日基礎概念分離式元件・光電半導體中國大陸:分布式布拉格反射镜

DBR(分散式布拉格反射器)是什麼

Distributed Bragg Reflector

DBR(分散式布拉格反射器)是將折射率不同的薄層交替堆疊,使各界面的反射光經干涉相互增強,以高比例反射特定波長的反射鏡。將各層厚度設為波長的4分之1,可得到超過99%的反射率。用於面射型雷射(VCSEL)共振腔的反射鏡,以及LED與光偵測器。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

DBR(Distributed Bragg Reflector:分散式布拉格反射器)是將折射率不同的2種薄層交替堆疊多層,使各層界面逐次反射的光相互增強,以極高比例反射特定波長光的反射鏡。也稱為布拉格反射鏡(Bragg mirror)。與金屬反射鏡不同,它幾乎不吸收光,因此可得到超過99%的高反射率。

DBR的原理是光的干涉。將各層厚度設為該層中光波長的4分之1(λ/4n,n為折射率)時,各界面反射光的相位一致而相互增強。層間折射率差越大、層數越多,反射率越高,反射的波長寬度(阻帶,stop band)也由折射率差決定。名稱由來的布拉格定律,是表示晶體原子面反射的X光相互增強之條件(2d sinθ=nλ)的定律,兩者共通之處在於波會被週期性結構強烈反射。

在半導體領域,DBR是面射型雷射(VCSEL)上下反射鏡不可或缺的元件。VCSEL是以MOCVD等方式,將GaAs與AlGaAs等折射率不同的化合物半導體層堆疊數十層作為DBR,中間夾著發光層構成共振腔。VCSEL用於智慧型手機的臉部辨識與資料中心的光通訊。在LED中,DBR用來反射射向基板側的光以增加取出的光量;在光偵測器中,則用來使其只感應特定波長。交替堆疊介電質膜的DBR,也應用於光學濾光片與抗反射膜。

DBR(分散式布拉格反射器)的常見問題

DBR為什麼能得到高反射率?
因為將各層厚度設為層中波長的4分之1時,各界面反射光的相位一致而相互增強。層疊得越多(數十層),反射越是累加,且沒有金屬反射鏡那樣的吸收,因此可得到超過99%的反射率。
DBR在VCSEL中如何使用?
VCSEL(面射型雷射)以DBR夾住發光層的上下,構成讓光多次往返放大的共振腔。將GaAs與AlGaAs等化合物半導體層交替堆疊作為DBR,朝垂直於晶圓表面的方向射出雷射光。

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