Nanolaser jest rodzajem urządzenia mikro i nano, które jest wykonane z nanomateriałów, takich jak nanoprzewodniczący jako rezonator i może emitować laser w podekscytowaniu lub wzbudzeniu elektrycznym. Rozmiar tego lasera jest często tylko setki mikronów, a nawet dziesiątki mikronów, a średnica zależy od zamówienia nanometru, który jest ważną częścią przyszłego wyświetlacza cienkiego filmu, zintegrowanej optyki i innych dziedzin.
Klasyfikacja nanolaserów:
1. Laser Nanowire
W 2001 r. Naukowcy z University of California w Berkeley w Stanach Zjednoczonych stworzyli najmniejszy laser na świecie-nanolaserów-na drucie nanooptic tylko jedną tysięczną długość ludzkich włosów. Laser ten nie tylko emituje lasery ultrafioletowe, ale można go również dostroić do emitowania laserów, od niebieskiego do głębokiego ultrafioletu. Naukowcy zastosowali standardową technikę zwaną zorientowaną epifitacją do utworzenia lasera z kryształów tlenku czystego cynku. Najpierw „hodowane” nanodruty, to znaczy, utworzone na złotej warstwie o średnicy od 20 nm do 150 nm i długości 10 000 nm czystego tlenku cynku. Następnie, gdy naukowcy aktywowali czyste kryształy tlenku cynku w nanodrutach z innym laserem pod szklarnią, kryształy czystego tlenku cynku emitowały laser o długości fali zaledwie 17 nm. Takie nanolaserzy mogłyby zostać ostatecznie wykorzystane do identyfikacji chemikaliów i poprawy pojemności przechowywania dysków komputerowych i komputerów fotonicznych.
2. Nanolaser ultrafioletowy
Po nadejściu mikro-laserów, laserów mikro-diskowych, laserów mikro-pierścieniowych i laserów lawinowych kwantowych, chemika Yang Peidong i jego współpracownicy z University of California w Berkeley, nanolaserów w temperaturze pokojowej. Ten nanolazer tlenku cynku może emitować laser o szerokości linii mniejszej niż 0,3 nm i długości fali 385 nm przy lekkim wzbudzeniu, który jest uważany za najmniejszy laser na świecie i jedno z pierwszych praktycznych urządzeń wyprodukowanych przy użyciu nanotechnologii. Na początkowym etapie rozwoju naukowcy przewidzieli, że ten nanolaser ZnO jest łatwy w produkcji, wysoka jasność, niewielka rozmiar, a wydajność jest równa lub nawet lepsza niż Lasery Gan. Ze względu na zdolność do tworzenia macierzy nanoprzewód o dużej gęstości, nanolasery ZnO mogą wprowadzić wiele aplikacji, które nie są możliwe w przypadku dzisiejszych urządzeń GAAS. Aby uprawiać takie lasery, nanoprzewód ZnO jest syntetyzowany metodą transportu gazowego, która katalizuje wzrost kryształu epitaksjalnego. Najpierw podłoże szafirowe jest pokryte warstwą złotej warstwy o grubości 1 nm ~ 3,5 nm, a następnie umieszcza ją na łodzi tlenku glinu, materiał i podłoże podgrzewa się do podłoża do 880 ° C ~ 905 ° C w celu wytworzenia pary Zn, a następnie para Zn jest transportowana do podłoża. Nanodruty o 2 μm ~ 10 μm z sześciokątnym obszarem przekroju wygenerowano w procesie wzrostu 2 min ~ 10 minut. Naukowcy odkryli, że ZnO Nanowire tworzy naturalną jamę laserową o średnicy od 20 nm do 150 nm, a większość (95%) jej średnicy wynosi 70 nm do 100 nm. Aby zbadać stymulowaną emisję nanodrutów, naukowcy optycznie pompowali próbkę w szklarni z czwartym wyjściem harmonicznym lasera i Yag (długość fali 266 nm, szerokość impulsu 3NS). Podczas ewolucji spektrum emisji światło jest zwisane ze wzrostem mocy pompy. Gdy lasowanie przekracza próg ZnO Nanowire (około 40 kW/cm), najwyższy punkt pojawi się w widmie emisji. Szerokość linii tych najwyższych punktów jest mniejsza niż 0,3 nm, czyli ponad 1/50 mniej niż szerokość linii od wierzchołka emisji poniżej progu. Te wąskie szerokości linii i szybki wzrost intensywności emisji doprowadziły naukowców do stwierdzenia, że stymulowana emisja rzeczywiście występuje w tych nanodrutach. Dlatego ta tablica nanoprzewodu może działać jako naturalny rezonator, a zatem stać się idealnym źródłem mikro laserowym. Naukowcy uważają, że ten nanolaser krótkiej długości fali można wykorzystać w dziedzinach komputerów optycznych, przechowywania informacji i nanoanalizatora.
3. Lasery studni kwantowych
Przed i po 2010 r. Szerokość linii wyryta na układie półprzewodnikowym osiągnie 100 nm lub mniej, a w obwodzie porusza się tylko kilka elektronów, a wzrost i spadek elektronu będzie miał duży wpływ na działanie obwodu. Aby rozwiązać ten problem, narodziły się lasery kwantowe. W mechanice kwantowej potencjalne pole, które ogranicza ruch elektronów i kwantyzuje je, nazywa się studnią kwantową. To ograniczenie kwantowe jest wykorzystywane do tworzenia poziomów energii kwantowej w aktywnej warstwie lasera półprzewodnikowego, tak że elektroniczne przejście między poziomami energii dominuje wzbudzone promieniowanie lasera, który jest laserem odwiertu kwantowego. Istnieją dwa rodzaje laserów odwiertu kwantowego: lasery linii kwantowej i lasery kwantowe.
① Laser linii kwantowej
Naukowcy opracowali lasery kwantowe, które są 1000 razy mocniejsze niż tradycyjne lasery, robią duży krok w kierunku tworzenia szybszych komputerów i urządzeń komunikacyjnych. Laser, który może zwiększyć prędkość audio, wideo, internet i inne formy komunikacji w sieciach światłowodowych, został opracowany przez naukowców z Yale University, Lucent Technologies Bell Labs w New Jersey i Max Planck Institute for Physics w Dresden, Niemcy. Te lasery o większej mocy zmniejszyłyby potrzebę drogich repeaterów, które są instalowane co 80 km (50 mil) wzdłuż linii komunikacyjnej, ponownie wytwarzając impulsy laserowe, które są mniej intensywne podczas podróży przez włókno (repeatery).
Czas po: 15 czerwca-201023