美研製出高反射率納米鏡子

2021-01-10 中華人民共和國科學技術部

　　美國加州大學伯克利光電、納米結構與半導體工藝中心日前研製出高反射率的納米鏡子。這種鏡子的厚度只有0．23微米，反射率超過了99．9％，更為重要的是，這種鏡子的製作工藝簡單、成本低。 

　　對任何雷射器而言，用來形成雷射共振腔的鏡片都是非常關鍵的部件。比如，用於垂直腔表面發射雷射器（VCSEL）的高反射鏡子反射率達到99％，在這種雷射器設備中使用的鏡片叫做分布式布拉格反射鏡（DBR）。該反射鏡通常由兩種折射率不同的材料構成，這兩種材料交替生長，形成一個具有多個層對的結構。DBR鏡片的反射性能由結構中的層數、每層的厚度、結構中所用兩種材料的折射率，以及每一層的吸收和散射特性決定。通常情況下，構成DBR層對的兩層材料間折射率差別越大，這個層對的反射率就越高。因此，要達到上述高反射率，如何選擇兩種折射率差別較大的材料等，整個生產工藝非常複雜，製作成本也大大提高了。另外，儘管兩層之間的反射率很高，當構成鏡片的層數達到80層，厚度5微米時，反射率就大大降低了。 

　　而美國科研人員研製的新納米鏡子是基於在高指數亞波長光柵中的分布式布拉格反射器，其厚度是分布式布拉格反射鏡的1／20。因為在這種光柵中只有兩個反射層，一個是空氣，一個是鋁鎵砷化物，同時，這樣的反射層不是連續性的，而是帶有溝槽的柵狀結構，溝槽的深度小於入射光波的波長，使光波能穿透半導體空氣層，從而形成強反射，反射率也超過了99．9％。其最主要的優點是高指數亞波長光柵的製作工藝簡單。另外，新鏡子的光譜範圍更廣，這也為未來的廣泛應用提供了可能。 

　　研究人員指出，納米鏡子能大幅度提高光學系統設計效率和下一代雷射器件的性能，將在未來光通信領域獲得廣泛應用。（科技日報）

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