Nanolazeris yra tam tikras mikro ir nano prietaisas, kuris yra pagamintas iš nanomedžiagų, tokių kaip nanolaidas kaip rezonatorius ir gali skleisti lazerį foto sužadinimo arba elektrinio sužadinimo metu. Šio lazerio dydis dažnai siekia vos šimtus mikronų ar net keliasdešimt mikronų, o skersmuo – iki nanometrų eilės, o tai yra svarbi būsimojo plonasluoksnio ekrano, integruotos optikos ir kitų laukų dalis.
Nanalazerio klasifikacija:
1. Nanovidinis lazeris
2001 m. Kalifornijos universiteto Berklyje (JAV) mokslininkai sukūrė mažiausią pasaulyje lazerį – nanolazerius – ant nanooptinės vielos, kuri sudaro tik tūkstantąją žmogaus plauko ilgio dalį. Šis lazeris ne tik skleidžia ultravioletinius lazerius, bet ir gali būti sureguliuotas skleisti lazerius nuo mėlynos iki gilios ultravioletinės spinduliuotės. Tyrėjai naudojo standartinę techniką, vadinamą orientuota epifitacija, kad sukurtų lazerį iš gryno cinko oksido kristalų. Pirmiausia jie „išaugino“ nanolaidelius, tai yra, suformuotus ant aukso sluoksnio, kurio skersmuo nuo 20 nm iki 150 nm, o ilgis – 10 000 nm gryno cinko oksido vielos. Tada, kai mokslininkai suaktyvino grynus cinko oksido kristalus nanolaideliuose su kitu lazeriu po šiltnamyje, gryni cinko oksido kristalai išspinduliavo tik 17 nm bangos ilgio lazerį. Tokie nanolazeriai ilgainiui galėtų būti naudojami cheminėms medžiagoms identifikuoti ir kompiuterių diskų bei fotoninių kompiuterių informacijos saugojimo talpai pagerinti.
2. Ultravioletinis nanolazeris
Atsiradus mikrolazeriams, mikrodiskiniams lazeriams, mikrožiediniams lazeriams ir kvantinių lavinų lazeriams, chemikas Yang Peidong ir jo kolegos iš Kalifornijos universiteto Berklyje pagamino kambario temperatūros nanolazerius. Šis cinko oksido nanolazeris, veikiant šviesos sužadinimui, gali skleisti lazerį, kurio linijos plotis yra mažesnis nei 0,3 nm, o bangos ilgis – 385 nm, kuris laikomas mažiausiu lazeriu pasaulyje ir vienu pirmųjų praktinių prietaisų, pagamintų naudojant nanotechnologijas. Pradiniame kūrimo etape mokslininkai prognozavo, kad šis ZnO nanolazeris yra lengvai pagaminamas, didelio ryškumo, mažo dydžio, o našumas prilygsta arba netgi geresnis nei GaN mėlynųjų lazerių. Dėl galimybės sukurti didelio tankio nanolaidų matricas, ZnO nanolazeriai gali patekti į daugelį programų, kurių neįmanoma naudoti šiuolaikiniams GaAs įrenginiams. Norint išauginti tokius lazerius, ZnO nanolaidelė sintetinama dujų transportavimo metodu, kuris katalizuoja epitaksinį kristalų augimą. Pirma, safyro substratas padengiamas 1 nm ~ 3,5 nm storio aukso plėvele, o po to uždedamas ant aliuminio oksido valties, medžiaga ir substratas kaitinami iki 880 ° C ~ 905 ° C amoniako sraute, kad susidarytų. Zn garai, o tada Zn garai transportuojami į substratą. 2 μm ~ 10 μm nanolaidai su šešiakampiu skerspjūvio plotu buvo sukurti augimo procese 2 min. ~ 10 min. Tyrėjai išsiaiškino, kad ZnO nanolaidelis sudaro natūralią lazerio ertmę, kurios skersmuo yra nuo 20 nm iki 150 nm, o dauguma (95 %) jo skersmens yra nuo 70 nm iki 100 nm. Norėdami ištirti stimuliuojamą nanolaidų emisiją, mokslininkai optiškai pumpavo mėginį šiltnamyje su ketvirtąja Nd:YAG lazerio harmonine išvestimi (266 nm bangos ilgis, 3 ns impulso plotis). Emisijos spektro raidos metu šviesa šlubuoja didėjant siurblio galiai. Lazeravimui viršijus ZnO nanolaidelio slenkstį (apie 40kW/cm), emisijos spektre atsiras aukščiausias taškas. Šių aukščiausių taškų linijos plotis yra mažesnis nei 0,3 nm, o tai yra daugiau nei 1/50 mažesnis nei linijos plotis nuo emisijos viršūnės žemiau slenksčio. Dėl šių siaurų linijų pločių ir greito emisijos intensyvumo padidėjimo mokslininkai padarė išvadą, kad stimuliuojama emisija iš tiesų vyksta šiuose nanolaiduose. Todėl ši nanolaidų matrica gali veikti kaip natūralus rezonatorius ir tokiu būdu tapti idealiu mikro lazerio šaltiniu. Tyrėjai mano, kad šis trumpo bangos ilgio nanolazeris gali būti naudojamas optinio skaičiavimo, informacijos saugojimo ir nanoanalizatoriaus srityse.
3. Kvantinių šulinių lazeriai
Iki ir po 2010 m. puslaidininkiniame luste išgraviruotas linijos plotis sieks 100 nm ar mažiau, o grandinėje judės tik keli elektronai, o elektrono padidėjimas ir sumažėjimas turės didelę įtaką lusto veikimui. grandinė. Norėdami išspręsti šią problemą, gimė kvantinių šulinių lazeriai. Kvantinėje mechanikoje potencialų laukas, kuris riboja elektronų judėjimą ir juos kvantuoja, vadinamas kvantiniu šuliniu. Šis kvantinis apribojimas naudojamas formuoti kvantinės energijos lygius aktyviame puslaidininkinio lazerio sluoksnyje, kad elektroninis perėjimas tarp energijos lygių dominuotų lazerio, kuris yra kvantinio šulinio lazeris, sužadintame spinduliuote. Yra dviejų tipų kvantinių šulinių lazeriai: kvantinių linijų lazeriai ir kvantinių taškų lazeriai.
① Kvantinės linijos lazeris
Mokslininkai sukūrė kvantinius vielinius lazerius, kurie yra 1000 kartų galingesni už tradicinius lazerius, žengdami didelį žingsnį kuriant greitesnius kompiuterius ir ryšio įrenginius. Lazerį, galintį padidinti garso, vaizdo, interneto ir kitų ryšių per šviesolaidinius tinklus greitį, sukūrė mokslininkai iš Jeilio universiteto, Lucent Technologies Bell LABS Naujajame Džersyje ir Maxo Plancko fizikos instituto Drezdene, Vokietija. Šie didesnės galios lazeriai sumažintų brangių kartotuvų, kurie įrengiami kas 80 km (50 mylių) išilgai ryšio linijos, poreikį ir vėl gamina lazerio impulsus, kurie yra ne tokie intensyvūs, kai jie keliauja per skaidulą (retransliatoriai).
Paskelbimo laikas: 2023-06-15