Nanolaser is 'n soort mikro- en nano-toestel wat gemaak is van nanomateriale soos nanodraad as 'n resonator en laser kan uitstraal onder foto-opwekking of elektriese opwekking.Die grootte van hierdie laser is dikwels net honderde mikrons of selfs tientalle mikrons, en die deursnee is tot die nanometer-orde, wat 'n belangrike deel van die toekomstige dunfilmvertoning, geïntegreerde optika en ander velde is.
Klassifikasie van nanolaser:
1. Nanodraadlaser
In 2001 het navorsers aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, in die Verenigde State, die wêreld se kleinste laser – nanolasers – op die nano-optiese draad geskep, slegs een duisendste van die lengte van 'n menslike haar.Hierdie laser straal nie net ultraviolet lasers uit nie, maar kan ook ingestel word om lasers uit te straal wat wissel van blou tot diep ultraviolet.Die navorsers het 'n standaardtegniek genaamd georiënteerde epifytasie gebruik om die laser van suiwer sinkoksiedkristalle te skep.Hulle het eers nanodrade "gekweek", dit wil sê, gevorm op 'n goue laag met 'n deursnee van 20nm tot 150nm en 'n lengte van 10 000 nm suiwer sinkoksieddrade.Toe die navorsers dan die suiwer sinkoksiedkristalle in die nanodrade met 'n ander laser onder die kweekhuis geaktiveer het, het die suiwer sinkoksiedkristalle 'n laser met 'n golflengte van slegs 17nm uitgestraal.Sulke nanolasers kan uiteindelik gebruik word om chemikalieë te identifiseer en die inligtingstoorvermoë van rekenaarskywe en fotoniese rekenaars te verbeter.
2. Ultraviolet nanolaser
Na die koms van mikrolasers, mikroskyflasers, mikroringlasers en kwantumstortinglasers, het die chemikus Yang Peidong en sy kollegas aan die Universiteit van Kalifornië, Berkeley, kamertemperatuur nanolasers gemaak.Hierdie sinkoksied-nanolaser kan 'n laser met 'n lynwydte van minder as 0.3nm en 'n golflengte van 385nm uitstraal onder ligopwekking, wat beskou word as die kleinste laser ter wêreld en een van die eerste praktiese toestelle wat met behulp van nanotegnologie vervaardig word.In die aanvanklike stadium van ontwikkeling het die navorsers voorspel dat hierdie ZnO nanolaser maklik is om te vervaardig, hoë helderheid, klein grootte, en die werkverrigting gelyk is aan of selfs beter as GaN blou lasers.As gevolg van die vermoë om hoë-digtheid nanodraad skikkings te maak, kan ZnO nanolasers baie toepassings betree wat nie moontlik is met vandag se GaAs toestelle nie.Om sulke lasers te laat groei, word ZnO nanodraad gesintetiseer deur gasvervoermetode wat epitaksiale kristalgroei kataliseer.Eerstens word die saffiersubstraat bedek met 'n laag van 1 nm~3.5nm dik goue film, en sit dit dan op 'n alumina-boot, die materiaal en die substraat word verhit tot 880 ° C ~905 ° C in die ammoniakvloei om te produseer Zn-stoom, en dan word die Zn-stoom na die substraat vervoer.Nanodrade van 2μm~10μm met seskantige deursnee-area is in die groeiproses van 2min~10min gegenereer.Die navorsers het bevind dat ZnO nanodraad 'n natuurlike laserholte vorm met 'n deursnee van 20nm tot 150nm, en die meeste (95%) van sy deursnee is 70nm tot 100nm.Om gestimuleerde emissie van die nanodrade te bestudeer, het die navorsers die monster opties opties in 'n kweekhuis gepomp met die vierde harmoniese uitset van 'n Nd:YAG laser (266nm golflengte, 3ns pulswydte).Tydens die evolusie van die emissiespektrum word die lig gelam met die toename van die pompkrag.Wanneer die lasering die drempel van ZnO nanodraad (ongeveer 40kW/cm) oorskry, sal die hoogste punt in die emissiespektrum verskyn.Die lynwydte van hierdie hoogste punte is minder as 0.3nm, wat meer as 1/50 minder is as die lynwydte vanaf die emissie-hoekpunt onder die drumpel.Hierdie nou lynwydtes en vinnige toenames in emissie-intensiteit het daartoe gelei dat die navorsers tot die gevolgtrekking gekom het dat gestimuleerde emissie wel in hierdie nanodrade voorkom.Daarom kan hierdie nanodraad-skikking as 'n natuurlike resonator optree en dus 'n ideale mikro-laserbron word.Die navorsers glo dat hierdie kortgolflengte-nanolaser gebruik kan word in die velde van optiese rekenaars, inligtingberging en nano-analiseerder.
3. Kwantumputlasers
Voor en na 2010 sal die lynwydte wat op die halfgeleierskyfie geëts is 100nm of minder bereik, en daar sal net 'n paar elektrone in die stroombaan beweeg, en die toename en afname van 'n elektron sal 'n groot impak hê op die werking van die kring.Om hierdie probleem op te los, is kwantumputlasers gebore.In kwantummeganika word 'n potensiaalveld wat die beweging van elektrone beperk en dit kwantiseer '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 tipes kwantumputlasers: kwantumlynlasers en kwantumpuntlasers.
① Kwantumlynlaser
Wetenskaplikes het kwantumdraadlasers ontwikkel wat 1 000 keer kragtiger is as tradisionele lasers, wat 'n groot stap geneem het om vinniger rekenaars en kommunikasietoestelle te skep.Die laser, wat die spoed van klank, video, internet en ander vorme van kommunikasie oor vesel-optiese netwerke kan verhoog, is ontwikkel deur wetenskaplikes aan die Yale Universiteit, Lucent Technologies Bell LABS in New Jersey en die Max Planck Instituut vir Fisika in Dresden, Duitsland.Hierdie hoërkrag-lasers sal die behoefte aan duur herhalers verminder, wat elke 80 km (50 myl) langs die kommunikasielyn geïnstalleer word, wat weer laserpulse produseer wat minder intens is soos hulle deur die vesel (herhalers) beweeg.
Postyd: 15-Jun-2023