DBR基本原理

激光器的两个基本概念，一是受激发射，二是谐振腔。本文对VCSEL类型激光器中构成谐振腔的DBR（Distributed Bragg Reflector）的基本原理进行介绍。分别介绍两个基本的物理知识：反射相变与薄膜干涉。

DBR在VCSEL激光器中的位置如下图：

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反射相变

当光从光疏介质n1射向光密介质n2（折射率n2>n1）时，反射光会在界面处发生180度相变。而从光密介质射向光疏介质时则不会发生相变。

从工程角度理解，光也是一种电磁波，光的反射与电信号在阻抗变化时的反射可以类比。当电信号由高阻抗传输线进入低阻抗传输线时，会产生负相反射（相变180度），从低阻抗进入高阻抗时，会产生正相反射（无相变）。光传输介质的折射率类比于电信号传输的阻抗。

更深层次的解释不在本文讨论范围内。

薄膜干涉

光在穿过一层薄膜时，会在上下表面发生两次反射，薄膜的厚度会影响两次反射的光程差，如果控制薄膜厚度为（1/4+N）倍的波长，则两次反射的光程差为(1/2+2N)，该光程差对应180度相变，而其中一次反射又会发生180相变，则两次的反射光最终同相，叠加增强，即增加了总体的反射系数。而DBR实际就是两种折射率的介质交替叠层，光经过DBR时，每过一层都会增加一定的反射系统，最终DBR的反射系数可以达到很高的水平。

薄膜干涉机制示意图：

图注1：为显示清晰将三束光分开画，实际是叠在一起的；

图注2：蓝色的第一次反射（180度相变）与黄色的第二次反射光（因光程差导致180度相位差）最终同相，叠加增强。

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总结

这里只介绍了一种DBR的工作机制，实际还有其它类型的DBR，如DFB激光器中使用的DBR与VCSEL中使用的在结构上就有差别。但DBR都是使用干涉原理工作的，所以DBR对特定一些波长范围的光才会有高反射率，并且可以做到极低的损耗，与其它类型反射器（如金属表面）在反射特性上有差别。