Nanolaser is 'n soort mikro- en nano -toestel wat van nanomateriale soos Nanowire as 'n resonator gemaak is en kan laser uitstraal onder foto -eksitasie of elektriese opwinding. Die grootte van hierdie laser is dikwels slegs honderde mikron of selfs tiendurige mikron, en die deursnee is tot by die nanometer -orde, wat 'n belangrike deel is van die toekomstige dun filmvertoning, geïntegreerde optika en ander velde.
Klassifikasie van nanolaser:
1. Nanowire Laser
In 2001 het navorsers aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, in die Verenigde State, die wêreld se kleinste laser-nanolasers-op die nanooptiese draad slegs een duisendste van die lengte van 'n menslike hare geskep. Hierdie laser gee nie net ultravioletlasers uit nie, maar kan ook ingestel word op lasers wat wissel van blou tot diep ultraviolet. Die navorsers het 'n standaardtegniek genaamd georiënteerde epifitasie gebruik om die laser uit suiwer sinkoksiedkristalle te skep. Hulle het eers nanowires gekweek, dit wil sê gevorm op 'n goue laag met 'n deursnee van 20 nm tot 150 nm en 'n lengte van 10.000 nm suiwer sinkoksieddrade. Toe die navorsers die suiwer sinkoksiedkristalle in die nanowires met 'n ander laser onder die kweekhuis geaktiveer het, het die suiwer sinkoksiedkristalle 'n laser met 'n golflengte van slegs 17 nm vrygestel. Sulke nanolasers kan uiteindelik gebruik word om chemikalieë te identifiseer en die inligtingsbergingskapasiteit van rekenaarskyfies en fotoniese rekenaars te verbeter.
2. Ultraviolet nanolaser
Na die koms van mikro-lasers, mikro-skyflasers, mikro-ring-lasers en kwantum-lawine-lasers, het die chemikus Yang Peidong en sy kollegas aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, kamertemperatuur nanolasers gemaak. Hierdie sinkoksied -nanolaser kan 'n laser uitstraal met 'n lynwydte van minder as 0,3 nm en 'n golflengte van 385 nm onder ligte opwinding, wat beskou word as die kleinste laser ter wêreld en een van die eerste praktiese toestelle wat met nanotegnologie vervaardig word. In die eerste stadium van ontwikkeling het die navorsers voorspel dat hierdie ZnO -nanolaser maklik is om te vervaardig, hoë helderheid, klein grootte en die werkverrigting gelyk aan of selfs beter is as GaN -blou lasers. Vanweë die vermoë om nanowire-skikkings met 'n hoë digtheid te maak, kan ZnO-nanolasers baie toepassings invoer wat nie moontlik is met die GAAS-toestelle van vandag nie. Om sulke lasers te laat groei, word ZnO nanowire gesintetiseer volgens gasvervoermetode wat die epitaksiale kristalgroei kataliseer. Eerstens word die saffier -substraat bedek met 'n laag van 1 nm ~ 3,5 nm dik goudfilm, en plaas dit dan op 'n aluminiumoxy -boot, die materiaal en die substraat word verhit tot 880 ° C ~ 905 ° C in die ammoniakvloei om Zn -stoom te produseer, en dan word die Zn -stoom na die substraat vervoer. Nanowires van 2μm ~ 10μm met seskantige deursnitarea is gegenereer in die groeiproses van 2min ~ 10min. Die navorsers het bevind dat ZnO Nanowire 'n natuurlike laserholte vorm met 'n deursnee van 20 nm tot 150 nm, en die meeste (95%) van sy deursnee is 70 nm tot 100 nm. Om gestimuleerde emissie van die nanowires te bestudeer, het die navorsers die monster opties in 'n kweekhuis gepomp met die vierde harmoniese uitset van 'n ND: YAG -laser (266 nm golflengte, 3ns polsbreedte). Tydens die evolusie van die emissiespektrum word die lig toegeneem met die toename in die pompkrag. As die lasing die drempel van ZnO -nanowire (ongeveer 40kW/cm) oorskry, sal die hoogste punt in die emissiespektrum verskyn. Die lynwydte van hierdie hoogste punte is minder as 0,3 nm, wat meer as 1/50 minder is as die lynwydte vanaf die emissie -toppunt onder die drempel. Hierdie nou lynwydtes en vinnige toenames in die emissie -intensiteit het daartoe gelei dat die navorsers tot die gevolgtrekking gekom het dat gestimuleerde emissie inderdaad in hierdie nanowires voorkom. Daarom kan hierdie nanowire -skikking as 'n natuurlike resonator optree en dus 'n ideale mikro -laserbron word. Die navorsers glo dat hierdie kort golflengte-nanolaser in die velde van optiese rekenaar-, inligtingsberging en nanoanalyzer gebruik kan word.
3. kwantumput lasers
Voor en na 2010 sal die lynwydte wat op die halfgeleierskyfie geëtste is, 100 nm of minder bereik, en daar sal slegs 'n paar elektrone in die kring beweeg, en die toename en afname van 'n elektron sal 'n groot invloed hê op die werking van die stroombaan. Om hierdie probleem op te los, is kwantumputlasers gebore. In kwantummeganika word 'n potensiële veld wat die beweging van elektrone beperk en dit kwantifiseer, 'n kwantumput genoem. Hierdie kwantumbeperking word gebruik om kwantumenergievlakke in die aktiewe laag van die halfgeleierlaser te vorm, sodat die elektroniese oorgang tussen die energievlakke die opgewekte bestraling van die laser, wat 'n kwantumputlaser is, oorheers. Daar is twee soorte kwantumputlasers: kwantumlynlasers en kwantum DOT -lasers.
① Kwantumlynlaser
Wetenskaplikes het kwantumdraadlasers ontwikkel wat 1000 keer kragtiger is as tradisionele lasers, wat 'n groot stap neem om vinniger rekenaars en kommunikasietoestelle te skep. Die laser, wat die snelheid van klank, video, internet en ander vorme van kommunikasie oor veseloptiese netwerke kan verhoog, is ontwikkel deur wetenskaplikes aan die Yale Universiteit, Lucent Technologies Bell Labs in New Jersey en die Max Planck Institute for Physics in Dresden, Duitsland. Hierdie lasers met 'n hoër krag sal die behoefte aan duur herhalers wat elke 80 km (50 myl) langs die kommunikasielyn geïnstalleer word, verminder, en weer laserpulse produseer wat minder intens is as hulle deur die vesel (herhalers) reis.
Postyd: Jun-15-2023