Nanolaser on omamoodi mikro- ja nanoseade, mis on valmistatud nanomaterjalidest, näiteks resonaatorina nanohäälselt ja võib eraldada laserit fotoekstitatsiooni või elektrilise ergutuse korral. Selle laseri suurus on sageli ainult sajad mikronid või isegi kümned mikronid ning läbimõõt on kuni nanomeetri järjekorrani, mis on oluline osa tulevase õhukese kile ekraanist, integreeritud optikast ja muudest väljadest.
Nanolaser klassifikatsioon:
1. nanojuhtmelaser
2001. aastal lõid Ameerika Ühendriikide Berkeley California ülikooli teadlased nanoopikaraadil maailma väikseima laseriga-nanolaaserid-ainult üks tuhandiku juuste pikkusest. See laser mitte ainult ei kiirga ultraviolettkiirgust, vaid saab häälestada ka sinisest lasersisalduse eraldamiseks. Teadlased kasutasid standardset tehnikat, mida nimetatakse orienteeritud epifytatsiooniks, et luua laser puhtatest tsinkoksiidkristallidest. Esmalt “kultiveerisid” nanojuhtmeid, see tähendab kuldkihile, mille läbimõõt on 20 nm kuni 150 nm ja pikkusega 10 000 nm puhta tsinkoksiidi juhtmed. Seejärel, kui teadlased aktiveerisid nanojuhtmetes puhta tsinkoksiidi kristallid kasvuhoone all teise laseriga, eraldasid puhtad tsinkoksiidi kristallid laseriga lainepikkusega vaid 17NM. Selliseid nanolaasereid saaks lõpuks kasutada kemikaalide tuvastamiseks ja arvuti ketaste ja fotooniliste arvutite teabe salvestusmahu parandamiseks.
2.
Pärast mikrolauade tulekut tegid mikrosketta laserid, mikrorõngaste laserid ja Quantum Avalanche laserid, keemik Yang Peidong ja tema kolleegid California ülikooli Berkeley ülikoolis toatemperatuuril nanolaaserid. See tsinkoksiid -nanolaser võib eraldada laser, mille liiniline laiusega on alla 0,3 nm ja lainepikkus 385nm kerge ergastuse all, mida peetakse väikseimaks laseriks maailmas ja üks esimesi praktilisi seadmeid, mida toodetakse nanotehnoloogia abil. Esialgses arenguetapis ennustasid teadlased, et seda ZnO nanolaaserit on lihtne toota, kõrge heledus, väike suurus ja jõudlus on võrdne või isegi parem kui gan sinised laserid. Kuna ZnO nanolaserid saavad teha suure tihedusega nanovõitletud massiivid, saavad sisestada paljusid rakendusi, mis tänapäevase GAAS-i seadmetega pole võimalik. Selliste laserite kasvatamiseks sünteesitakse ZnO Nanowire gaasi transpordi meetodil, mis katalüüsib epitaksiaalse kristalli kasvu. Esiteks kaetakse safiirisubstraat kihiga 1 nm ~ 3,5 nm paksuse kuldkilega ja paneb seejärel alumiiniumoksiidi paadile, materjal ja substraadi kuumutatakse ammoniaagi voolu temperatuurini 880 ° C ~ 905 ° C, et saada Zn -auru ja seejärel veetakse Zn -auru alamklassi. 2-minutise ~ 10 min kasvuprotsessis genereeriti kuusnurkse ristlõikega nanojuhtmed 2 ~ 10 μm. Teadlased leidsid, et ZnO Nanowire moodustab loodusliku laseriõõne läbimõõduga 20 nm kuni 150nm ja enamik (95%) läbimõõduga on 70nm kuni 100 nm. Nanojuhtmete emissiooni stimuleeritud uurimiseks pumpasid teadlased proovi optiliselt kasvuhoones ND: YAG -laser neljanda harmoonilise väljundiga (266nm lainepikkus, 3NS impulsi laius). Emissioonispektri evolutsiooni ajal on valgus lammas pumba võimsuse suurenemisega. Kui sidumine ületab ZnO Nanowire'i (umbes 40kW/cm) läve, ilmub kõrgeim punkt emissioonispektris. Nende kõrgeimate punktide joonelaius on väiksem kui 0,3 nm, mis on rohkem kui 1/50 väiksem kui rea laius emissiooni tipust, mis on alla läve. Need kitsad liinid ja emissiooni intensiivsuse kiire suurenemine panid teadlased järeldama, et nendes nanojuhtmetes esineb tõepoolest stimuleeritud emissioon. Seetõttu võib see nanovõremassiiv toimida loodusliku resonaatorina ja saada seega ideaalseks mikrolaserallikaks. Teadlased usuvad, et seda lühilaine pikkusega nanolaserit saab kasutada optilise andmetöötluse, teabe salvestamise ja nanoanalüüsi valdkonnas.
3. kvantkaevu laserid
Enne ja pärast 2010. aastat ulatub pooljuhtide kiibile söövitav liinilaius 100 nm või vähem ning vooluringis liigub vaid mõned elektronid ning elektronide suurenemine ja vähenemine mõjutab suurt mõju vooluringi toimimisele. Selle probleemi lahendamiseks sündis kvantkaevu laserid. Kvantmehaanikas nimetatakse potentsiaalset välja, mis piirab elektronide liikumist ja kvantitarbimist, kvantkaevu. Seda kvantpiirangut kasutatakse kvantienergia taseme moodustamiseks pooljuhtlaseri aktiivses kihis, nii et elektrooniline üleminek energiataseme vahel domineerib laseri ergastatud kiirguses, mis on kvantkaevu laser. Kvantkaevu lasereid on kahte tüüpi: kvantjoone laserid ja kvant -punktide laserid.
① kvantjoone laser
Teadlased on välja töötanud kvantatraadi laserid, mis on 1000 korda võimsamad kui traditsioonilised laserid, astudes suure sammu kiiremate arvutite ja kommunikatsiooniseadmete loomise poole. Laseri, mis võib suurendada heli, video, Interneti ja muude kiudoptiliste võrkude suhtlusvormide kiirust, töötasid välja Yale'i ülikooli teadlased, Lucent Technologies Bell Labs New Jerseys ja Max Plancki füüsikainstituut Dresdenis, Saksamaal. Need kõrgema võimsusega laserid vähendaksid vajadust kallite kordujate järele, mis paigaldatakse iga 80 km (50 miili) piki sideliinil, tekitades jälle laserimpulsse, mis on kiust läbi liikudes vähem intensiivsed.
Postiaeg: 15. juuni 20123