분포브래그반사경 (Distributed Bragg Reflector)
한 줄 정의: 굴절률이 다른 두 물질을 일정한 두께로 번갈아 쌓아 특정 파장 대역의 빛을 선택적으로 반사시키는 다층 박막 반사경입니다.
쉽게 풀면
분포브래그반사경은 유전체거울의 대표적인 구현 방식 중 하나로, 굴절률이 높은 층과 낮은 층을 규칙적으로 반복해서 쌓은 구조입니다. 각 층의 두께를 목표 파장에 맞춰 설계하면 여러 층의 경계에서 반사된 빛들이 서로 힘을 더해 매우 높은 반사율을 만들어냅니다. 마치 계단을 규칙적으로 쌓아 특정 파장의 빛이 위로 튕겨 나가도록 유도하는 구조라고 생각하면 됩니다. 층 수를 늘릴수록 반사율은 더 높아지는 경향이 있습니다.
왜 중요한가
분포브래그반사경은 반도체 레이저나 광집적회로에서 특정 파장의 빛을 가두거나 반사시키는 핵심 구조로 사용됩니다. 특히 수직공동 표면발광 레이저와 같은 소자에서 공진기를 구성하는 데 필수적인 역할을 하기 때문에 광공학 분야에서 자주 다뤄집니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"레이저 소자의 상하부에 분포브래그반사경을 배치하여 수직 방향 광 공진을 구현하였다."
레이저 공진기 구조에 분포브래그반사경이 사용된 예문입니다.
"분포브래그반사경의 층 수를 늘려 목표 파장에서의 반사율을 높였다."
층 수와 반사 성능의 관계를 설명하는 예문입니다.
조금 더 깊게 보면
분포브래그반사경은 각 층의 두께를 목표 파장의 4분의 1에 해당하도록 설계하는 경우가 일반적이며, 이를 쿼터파장 스택이라고도 부릅니다. 두 물질 간의 굴절률 차이가 클수록 적은 층 수로도 높은 반사율을 얻을 수 있는 경향이 있으며, 반사 대역폭 역시 굴절률 차이와 층 구조에 따라 달라집니다.
주의할 점
분포브래그반사경은 설계된 파장 대역을 벗어나면 반사율이 급격히 떨어지므로, 목표 파장과 사용 물질의 굴절률을 정확히 맞추는 것이 중요합니다.