Nanolaser on eräänlainen mikro- ja nanolaite, joka on valmistettu nanomateriaaleista, kuten Nanowire, resonaattorina ja voi säteillä laseria fotoxcitaation tai sähköisen virityksen alla. Tämän laserin koko on usein vain satoja mikroneja tai jopa kymmeniä mikronia, ja halkaisija on nanometrin järjestyksen mukainen, mikä on tärkeä osa tulevaisuuden ohuen kalvonäytön, integroitujen optiikan ja muiden kenttien.
Nanolaserin luokittelu:
1. Nanowire -laser
Vuonna 2001 Kalifornian yliopiston Berkeleyn tutkijat loivat Yhdysvalloissa maailman pienimmän laser-nanolaserit-Nanooptic-johdolle vain yhden tuhannen ihmisen hiusten pituudesta. Tämä laser ei vain säteile ultraviolettilasereita, vaan se voidaan myös virittää pääsemään lasereita sinisestä syvään ultraviolettiin. Tutkijat käyttivät standarditekniikkaa, jota kutsutaan suuntautuneeksi epifytaatioksi, laserin luomiseksi puhtaista sinkkioksidikiteistä. He ensin "viljeltiin" nanojohtoja, toisin sanoen kultakerrokselle, jonka halkaisija on 20–150 nm ja pituudelta 10 000 nm puhdasta sinkkioksidilanaa. Sitten, kun tutkijat aktivoivat nanojohtojen puhtaan sinkkioksidikiteitä toisen kasvihuoneen alla olevien laserin kanssa, puhdas sinkkioksidikiteet lähettivät laserin, jonka aallonpituus oli vain 17 nm. Tällaisia nanolasereita voitaisiin lopulta käyttää kemikaalien tunnistamiseen ja tietokoneiden ja fotonisten tietokoneiden tietojen tallennuskapasiteetin parantamiseen.
2. Ultraviolet -nanolaser
Mikrolastimien tulon jälkeen, mikro-levylaserit, mikrorengaslaserit ja kvantti-lumivyörit, kemisti Yang Peidong ja hänen kollegansa Kalifornian yliopistossa, Berkeley, teki huoneenlämpöisen nanolasereita. Tämä sinkkioksidin nanolaser voi säteillä laserilla, jonka linjanleveys on alle 0,3 nm ja aallonpituus 385 nm kevyessä virityksessä, jota pidetään maailman pienimpänä laserina ja yhtenä ensimmäisistä käytännöllisistä laitteista, jotka on valmistettu nanoteknologialla. Kehitysvaiheessa tutkijat ennustivat, että tämä ZnO -nanolaser on helppo valmistaa, korkea kirkkaus, pieni koko ja suorituskyky on yhtä suuri tai jopa parempi kuin Gan -siniset laserit. Koska ZnO-nanolaserit voivat tehdä suuria nanojohtojärjestelmiä, ZnO-nanolaserit voivat kirjoittaa monia sovelluksia, jotka eivät ole mahdollisia nykypäivän GAAS-laitteiden kanssa. Tällaisten laserien kasvattamiseksi ZnO -nanojohto syntetisoidaan kaasunkuljetusmenetelmällä, joka katalysoi epitaksiaalikiteiden kasvua. Ensinnäkin safiirisubstraatti päällystetään kerroksella 1 nm ~ 3,5 nm paksu kultakalvo, ja laitetaan sitten alumiinioksidiveneeseen, materiaali ja substraatti lämmitetään 880 ° C: seen ~ 905 ° C ammoniakin virtauksen tuottamiseksi, ja sitten Zn -höyry kuljetetaan substraattiin. Nanojohdot, joiden poikkileikkausprosessi oli 2 ~ 10 μm, kuusikulmaisella poikkileikkauspinta-alalla 2 minuutin ~ 10 minuutin kasvuprosessissa. Tutkijat havaitsivat, että ZnO -nanowire muodostaa luonnollisen laserontelon, jonka halkaisija on 20 nm - 150 nm, ja suurin osa sen halkaisijasta (95%) on 70 nm - 100 nm. Nanojohtojen stimuloidun säteilyn tutkimiseksi tutkijat pumppasivat näytteen kasvihuoneessa optisesti ND: YAG -laserin neljäs harmoninen lähtö (266 nm: n aallonpituus, 3NS pulssin leveys). Päästöspektrin kehityksen aikana valo on valaistu pumpun tehon lisääntyessä. Kun laskuri ylittää ZnO -nanowiren kynnyksen (noin 40 kW/cm), korkein kohta ilmestyy päästöspektriin. Näiden korkeimpien pisteiden viivan leveys on alle 0,3 nm, mikä on yli 1/50 pienempi kuin linjan leveys kynnyksen alapuolella olevan päästöjen kärkipisteestä. Nämä kapeat linjan leveydet ja päästöintensiteetin nopea nousu johtivat tutkijoille päätelmään, että stimuloitua päästöä tapahtuu todellakin näissä nanojohtoissa. Siksi tämä nanojohtojoukko voi toimia luonnollisena resonaattorina ja siitä tulee siten ihanteellinen mikrolaserilähde. Tutkijat uskovat, että tätä lyhyen aallonpituuden nanolaseria voidaan käyttää optisen tietojenkäsittelyn, tiedon tallennus- ja nanoanalysaattorin aloilla.
3. Quantum Well Lasers
Ennen ja jälkeen vuoden 2010 puolijohdisirulla syövytetty linjan leveys saavuttaa vähintään 100 nm, ja piirissä liikkuu vain muutama elektronia, ja elektronin lisäämisellä ja vähentymisellä on suuri vaikutus piirin toimintaan. Tämän ongelman ratkaisemiseksi syntyi Quantum Well -laserit. Kvanttimekaniikassa potentiaalista kenttää, joka rajoittaa elektronien liikettä ja kvantisoi niitä, kutsutaan kvanttikaivoksi. Tätä kvantirajoitusta käytetään kvanttienergiatasojen muodostamiseen puolijohdelaserin aktiivisessa kerroksessa, joten energiatasojen välinen elektroninen siirtymä hallitsee laserin viritetyn säteilyä, joka on kvanttikaivolaser. Kvanttikaivolasereita on kahta tyyppiä: kvanttiviivalaserit ja kvanttipistelaserit.
① kvanttiviivalaser
Tutkijat ovat kehittäneet kvanttilankalasereita, jotka ovat 1000 kertaa tehokkaampia kuin perinteiset laserit, ottaen suuren askeleen kohti nopeampien tietokoneiden ja viestintälaitteiden luomista. Yalen yliopiston tutkijat, Lucent Technologies Bell Labs, New Jerseyssä ja Max Planck Institute Dresdenissä, Saksassa, Dresdenissä, Saksassa. Nämä korkeamman tehon laserit vähentäisivät kalliiden toistimien tarvetta, jotka asennetaan joka 80 km (50 mailia) viestintälinjaa pitkin, tuottaen jälleen laserpulsseja, jotka ovat vähemmän voimakkaita, kun ne kulkevat kuidun (toistimien) läpi.
Viestin aika: kesäkuu-15-2023