Nanolaser huwa tip ta 'apparat mikro u nano li huwa magħmul minn nanomaterjali bħal nanowire bħala resonator u jista' jarmi laser taħt fotoeċċitazzjoni jew eċċitazzjoni elettrika. Id-daqs ta 'dan il-lejżer ħafna drabi huwa biss mijiet ta' mikroni jew saħansitra għexieren ta 'mikroni, u d-dijametru huwa sa l-ordni tan-nanometru, li hija parti importanti mill-wiri tal-film irqiq futur, ottika integrata u oqsma oħra.
Klassifikazzjoni tan-nanolaser:
1. Nanowire laser
Fl-2001, riċerkaturi fl-Università ta 'Kalifornja, Berkeley, fl-Istati Uniti, ħolqu l-iżgħar lejżer fid-dinja - nanolasers - fuq il-wajer nanooptic biss wieħed minn elf tat-tul ta' xagħar uman. Dan il-laser mhux biss jarmi lejżers ultravjola, iżda jista 'wkoll jiġi sintonizzat biex jarmu lejżers li jvarjaw minn blu għal ultravjola profonda. Ir-riċerkaturi użaw teknika standard imsejħa epifitazzjoni orjentata biex joħolqu l-lejżer minn kristalli ta 'ossidu taż-żingu pur. L-ewwel "ikkultivaw" nanowires, jiġifieri, iffurmati fuq saff tad-deheb b'dijametru ta '20nm sa 150nm u tul ta' 10,000 nm wajers ta 'ossidu taż-żingu pur. Imbagħad, meta r-riċerkaturi attivaw il-kristalli ta 'ossidu taż-żingu pur fin-nanowires b'laser ieħor taħt is-serra, il-kristalli ta' ossidu taż-żingu pur ħarġu laser b'tul ta 'mewġ ta' 17nm biss. Nanolasers bħal dawn jistgħu eventwalment jintużaw biex jidentifikaw kimiċi u jtejbu l-kapaċità tal-ħażna ta 'informazzjoni ta' diski tal-kompjuter u kompjuters fotoniċi.
2. Nanolaser ultravjola
Wara l-miġja ta 'mikro-lasers, lejżers mikro-disk, lejżers mikro-ċirku, u lejżers tal-valanga quantum, kimiku Yang Peidong u l-kollegi tiegħu fl-Università ta' Kalifornja, Berkeley, għamlu nanolasers f'temperatura tal-kamra. Dan nanolaser ta ' l-ossidu taż-żingu jistgħu jarmu lejżer b'linewidth ta ' inqas minn 0.3nm u wavelength ta ' 385nm taħt eċċitazzjoni tad-dawl, li huwa meqjus bħala l-iżgħar laser fid-dinja u wieħed mill-ewwel apparati prattiċi manifatturati bl-użu tan-nanoteknoloġija. Fl-istadju inizjali ta 'żvilupp, ir-riċerkaturi bassru li dan in-nanolaser ZnO huwa faċli biex jimmanifattura, luminożità għolja, daqs żgħir, u l-prestazzjoni hija ugwali għal jew saħansitra aħjar minn lasers blu GaN. Minħabba l-abbiltà li jagħmlu arrays nanowire ta 'densità għolja, in-nanolasers ZnO jistgħu jidħlu f'ħafna applikazzjonijiet li mhumiex possibbli bl-apparati GaAs tal-lum. Sabiex jitkabbru lejżers bħal dawn, in-nanowire ZnO huwa sintetizzat permezz ta 'metodu ta' trasport tal-gass li jikkatalizza t-tkabbir tal-kristall epitassjali. L-ewwel, is-sottostrat taż-żaffir huwa miksi b'saff ta 'film tad-deheb ta' 1 nm ~ 3.5nm oħxon, u mbagħad poġġih fuq dgħajsa tal-alumina, il-materjal u s-sottostrat jissaħħnu għal 880 ° C ~ 905 ° C fil-fluss tal-ammonja biex jipproduċu Fwar Zn, u mbagħad il-fwar Zn jiġi ttrasportat lejn is-sottostrat. Nanowires ta '2μm ~ 10μm b'erja ta' sezzjoni trasversali eżagonali ġew iġġenerati fil-proċess ta 'tkabbir ta' 2min ~ 10min. Ir-riċerkaturi sabu li ZnO nanowire jifforma kavità tal-laser naturali b'dijametru ta '20nm sa 150nm, u l-biċċa l-kbira (95%) tad-dijametru tiegħu huwa 70nm sa 100nm. Biex tistudja l-emissjoni stimulata tan-nanowires, ir-riċerkaturi ippumpjaw ottikament il-kampjun f'serra bir-raba 'output armoniku ta' laser Nd:YAG (266nm wavelength, 3ns polz wisa '). Matul l-evoluzzjoni tal-ispettru tal-emissjoni, id-dawl huwa lamed biż-żieda tal-qawwa tal-pompa. Meta l-lasing jaqbeż il-limitu ta 'ZnO nanowire (madwar 40kW / ċm), l-ogħla punt se jidher fl-ispettru ta' emissjoni. Il-wisa 'tal-linja ta' dawn l-ogħla punti hija inqas minn 0.3nm, li hija aktar minn 1/50 inqas mill-wisa 'tal-linja mill-vertiċi tal-emissjoni taħt il-limitu. Dawn il-wisa' tal-linji dojoq u żidiet rapidi fl-intensità tal-emissjonijiet wasslu lir-riċerkaturi biex jikkonkludu li l-emissjoni stimulata tabilħaqq isseħħ f'dawn in-nanowires. Għalhekk, din il-firxa nanowire tista 'taġixxi bħala resonator naturali u b'hekk issir sors ideali tal-mikro laser. Ir-riċerkaturi jemmnu li dan in-nanolaser b'tul ta 'mewġ qasir jista' jintuża fl-oqsma tal-kompjuters ottiċi, il-ħażna tal-informazzjoni u n-nanoanalizzatur.
3. Lejżers sew kwantiċi
Qabel u wara l-2010, il-wisa 'tal-linja nċiżi fuq iċ-ċippa tas-semikondutturi se tilħaq 100nm jew inqas, u se jkun hemm biss ftit elettroni li jiċċaqalqu fiċ-ċirkwit, u ż-żieda u t-tnaqqis ta' elettron se jkollhom impatt kbir fuq l-operat tal- ċirkwit. Biex issolvi din il-problema, twieldu lejżers quantum well. Fil-mekkanika kwantistika, qasam potenzjali li jillimita l-moviment tal-elettroni u jikkwantizzahom jissejjaħ bir kwantiku. Din ir-restrizzjoni quantum tintuża biex tifforma livelli ta 'enerġija kwantistika fis-saff attiv tal-lejżer semikonduttur, sabiex it-tranżizzjoni elettronika bejn il-livelli ta' enerġija tiddomina r-radjazzjoni eċċitata tal-laser, li hija laser tal-kwantum sew. Hemm żewġ tipi ta 'lejżers quantum well: lejżers tal-linja quantum u lejżers quantum dot.
① Lajżer tal-linja kwantika
Ix-xjentisti żviluppaw lasers tal-wajer quantum li huma 1,000 darba aktar b'saħħithom minn lasers tradizzjonali, u għamlu pass kbir lejn il-ħolqien ta 'kompjuters u apparat ta' komunikazzjoni aktar mgħaġġla. Il-laser, li jista 'jżid il-veloċità tal-awdjo, vidjo, Internet u forom oħra ta' komunikazzjoni fuq netwerks tal-fibra ottika, ġie żviluppat minn xjenzati fl-Università ta 'Yale, Lucent Technologies Bell LABS fi New Jersey u l-Istitut Max Planck għall-Fiżika fi Dresden, il-Ġermanja. Dawn il-lejżers ta 'qawwa ogħla jnaqqsu l-ħtieġa għal Ripetituri għaljin, li huma installati kull 80km (50 mil) tul il-linja tal-komunikazzjoni, għal darb'oħra jipproduċu impulsi tal-lejżer li huma inqas intensi hekk kif jivvjaġġaw permezz tal-fibra (Ripetituri).
Ħin tal-post: Ġunju-15-2023