Nanolaser huwa tip ta 'apparat mikro u nano li huwa magħmul minn nanomaterjali bħal nanowire bħala reżonatur u jista' jarmi l-lejżer taħt fotoexċitazzjoni 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 f'idejn l-ordni tan-nanometru, li huwa parti importanti mill-wirja tal-film irqiq futur, ottika integrata u ottika oħra.
Klassifikazzjoni tan-nanolaser:
1. Laser Nanowire
Fl-2001, riċerkaturi fl-Università ta ’California, Berkeley, fl-Istati Uniti, ħolqu l-iżgħar laser tad-dinja - nanolasers - fuq il-wajer nanooptic biss elf wieħed mit-tul ta’ xagħar uman. Dan il-lejżer mhux biss jarmi lejżers ultravjola, iżda jista 'jkun sintonizzat ukoll biex jarmu lejżers li jvarjaw minn blu għal ultravjola fil-fond. Ir-riċerkaturi użaw teknika standard imsejħa epifitazzjoni orjentata biex toħloq il-laser minn kristalli ta 'ossidu taż-żingu pur. L-ewwel nanowires "ikkultivati", jiġifieri, iffurmati fuq saff tad-deheb b'dijametru ta '20nm sa 150nm u tul ta' wajers ta 'ossidu taż-żingu pur ta' 10,000 nm. Imbagħad, meta r-riċerkaturi attivaw il-kristalli tal-ossidu taż-żingu pur fin-nanowires b'linja oħra taħt is-serra, il-kristalli tal-ossidu taż-żingu pur ħarġu lejżer b'tul ta 'mewġa ta' 17nm biss. Nanolasers bħal dawn jistgħu eventwalment jintużaw biex jidentifikaw kimiċi u jtejbu l-kapaċità tal-ħażna tal-informazzjoni ta 'diski tal-kompjuter u kompjuters fotoniċi.
2. Nanolaser ultravjola
Wara l-miġja ta 'mikro-lingwa, lasers mikro-disk, lasers tal-mikro-ċirku, u lejżers ta' valanga kwantistika, l-ispiżjar Yang Peidong u l-kollegi tiegħu fl-Università ta 'California, Berkeley, għamlu nanolasers tat-temperatura tal-kamra. Dan in-nanolaser ossidu taż-żingu jista 'jarmi lejżer b'wisa' ta 'inqas minn 0.3nm u tul ta' mewġa ta '385nm taħt eċċitazzjoni ħafifa, li huwa meqjus bħala l-iżgħar laser fid-dinja u wieħed mill-ewwel apparati prattiċi manifatturati bl-użu tan-nanoteknoloġija. Fl-istadju inizjali tal-iżvilupp, 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 lejżers blu blu. Minħabba l-abbiltà li jagħmlu matriċi nanowire ta 'densità għolja, in-nanolasers ZnO jistgħu jidħlu f'ħafna applikazzjonijiet li mhumiex possibbli bl-apparati GAAs tal-lum. Sabiex tikber tali lejżers, ZnO nanowire huwa sintetizzat bil-metodu tat-trasport tal-gass li jikkatalizza t-tkabbir epitassjali tal-kristall. L-ewwel, is-sottostrat żaffir huwa miksi b'saff ta '1 nm ~ 3.5nm film tad-deheb oħxon, u mbagħad poġġih fuq dgħajsa tal-alumina, il-materjal u s-sottostrat huma msaħħna għal 880 ° C ~ 905 ° C fil-fluss ta' l-ammonja biex jipproduċu fwar Zn, u mbagħad il-fwar Zn jiġi ttrasportat għas-sottostrat. Nanowires ta '2μm ~ 10μm b'żona ta' sezzjoni trasversali eżagonali ġew iġġenerati fil-proċess ta 'tkabbir ta' 2min ~ 10min. Ir-riċerkaturi sabu li ZnO nanowire jifforma kavità tal-lejżer naturali b'dijametru ta '20nm sa 150nm, u l-biċċa l-kbira (95%) tad-dijametru tiegħu huwa minn 70nm sa 100nm. Biex tistudja l-emissjoni stimulata tan-nanowires, ir-riċerkaturi ppumpjaw ottikament il-kampjun f'serra bir-raba 'produzzjoni armonika ta' laser ND: YAG (tul ta 'mewġa ta' 266nm, wisa 'tal-polz 3NS). Matul l-evoluzzjoni ta 'l-ispettru ta' emissjoni, id-dawl huwa lamed biż-żieda tal-qawwa tal-pompa. Meta l-lasing jaqbeż il-limitu ta 'ZnO nanowire (madwar 40kW / cm), l-ogħla punt jidher fl-ispettru tal-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-linja dojoq u żidiet rapidi fl-intensità tal-emissjoni wasslu lir-riċerkaturi biex jikkonkludu li l-emissjoni stimulata tabilħaqq isseħħ f'dawn in-nanowires. Għalhekk, din il-firxa nanowire tista 'taġixxi bħala reżonatur naturali u b'hekk issir sors ta' mikro-laser ideali. Ir-riċerkaturi jemmnu li dan in-nanolaser ta 'mewġ qasir jista' jintuża fl-oqsma tal-kompjuters ottiċi, ħażna ta 'informazzjoni u nanoanalyzer.
3. Lejżers tal-bir quantum
Qabel u wara l-2010, il-wisa 'tal-linja nċiża 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 taċ-ċirkwit. Biex issolvi din il-problema, twieldu l-lejżers tal-bir quantum. Fil-mekkanika kwantistika, kamp potenzjali li jillimita l-moviment ta 'l-elettroni u jikkwantifikahom huwa msejjaħ bir quantum. Din ir-restrizzjoni kwantistika tintuża biex tifforma livelli ta 'enerġija kwantistika fis-saff attiv tal-lejżer tas-semikondutturi, sabiex it-tranżizzjoni elettronika bejn il-livelli ta' enerġija tiddomina r-radjazzjoni eċċitata tal-lejżer, li hija laser tal-bir kwantum. Hemm żewġ tipi ta 'lejżers tal-bir quantum: lasers tal-linja kwantistika u lasers quantum dot.
① Laser Line Quantum
Ix-xjentisti żviluppaw lejżers tal-wajer quantum li huma 1,000 darba aktar qawwija mill-lejżers tradizzjonali, billi jieħdu pass kbir lejn il-ħolqien ta 'kompjuters u apparati ta' komunikazzjoni aktar mgħaġġla. Il-lejżer, li jista 'jżid il-veloċità tal-awdjo, vidjow, internet u forom oħra ta' komunikazzjoni fuq netwerks tal-fibra ottika, ġie żviluppat minn xjenzati fl-Università Yale, Lucent Technologies Bell Labs fi New Jersey u l-Istitut Max Planck għall-Fiżika fi Dresden, il-Ġermanja. Dawn il-lejżers ta 'enerġija ogħla jnaqqsu l-ħtieġa għal ripetituri għaljin, li huma installati kull 80km (50 mil) tul il-linja ta' komunikazzjoni, u jerġgħu jipproduċu impulsi tal-lejżer li huma inqas intensi hekk kif jivvjaġġaw mill-fibra (ripetituri).
Ħin ta 'wara: 15-2023 ta' Ġunju