Nanolaser er en slags mikro- og nano -enhet som er laget av nanomaterialer som nanotråd som resonator og kan avgi laser under fotoekscitasjon eller elektrisk eksitasjon. Størrelsen på denne laseren er ofte bare hundrevis av mikron eller til og med titalls mikron, og diameteren er opp til nanometerrekkefølgen, som er en viktig del av den fremtidige tynnfilmskjermen, integrert optikk og andre felt.
Klassifisering av nanolaser:
1. Nanotrådslaser
I 2001 skapte forskere ved University of California, Berkeley, i USA verdens minste laser-nanolaser-på den nanooptiske ledningen bare en tusendel av lengden på et menneskehår. Denne laseren avgir ikke bare ultrafiolette lasere, men kan også være innstilt for å avgi lasere som spenner fra blå til dyp ultrafiolett. Forskerne brukte en standardteknikk kalt orientert epifytasjon for å lage laseren fra rene sinkoksydkrystaller. De “dyrkede” nanotrådene, det vil si dannet på et gulllag med en diameter på 20nm til 150nm og en lengde på 10.000 nm rene sinkoksydledninger. Da forskerne aktiverte de rene sinkoksydkrystallene i nanotrådene med en annen laser under drivhuset, sendte de rene sinkoksydkrystallene ut en laser med en bølgelengde på bare 17nm. Slike nanolasere kan etter hvert brukes til å identifisere kjemikalier og forbedre informasjonslagringskapasiteten til datamaskin disker og fotoniske datamaskiner.
2. Ultraviolet nanolaser
Etter bruk av mikro-lasere, mikro-disk-lasere, mikro-ring-lasere og kvanteavalanche-lasere, laget kjemiker Yang Peidong og hans kolleger ved University of California, Berkeley, romtemperatur nanolasere. Denne sinkoksid -nanolaseren kan avgi en laser med en linjebredde på mindre enn 0,3 nm og en bølgelengde på 385nm under lett eksitasjon, som anses å være den minste laseren i verden og en av de første praktiske enhetene produsert ved hjelp av nanoteknologi. I det første utviklingsstadiet spådde forskerne at denne ZnO -nanolaseren er enkel å produsere, høy lysstyrke, liten størrelse, og ytelsen er lik eller enda bedre enn GaN -blå lasere. På grunn av muligheten til å lage nanotars matriser med høy tetthet, kan ZnO-nanolasere legge inn mange applikasjoner som ikke er mulig med dagens GAAS-enheter. For å dyrke slike lasere syntetiseres ZnO nanotråd ved gasstransportmetode som katalyserer epitaksial krystallvekst. Først er safirsubstratet belagt med et lag på 1 nm ~ 3,5 nm tykk gullfilm, og legger det deretter på en aluminiumoksydsbåt, materialet og underlaget blir oppvarmet til 880 ° C ~ 905 ° C i ammoniakkstrømmen for å produsere Zn -damp, og deretter transporteres Zn -dampen til underlaget. Nanotråder på 2μm ~ 10μm med sekskantet tverrsnittsareal ble generert i vekstprosessen på 2min ~ 10 minutter. Forskerne fant at ZnO nanotråd danner et naturlig laserhulrom med en diameter på 20nm til 150nm, og de fleste (95%) av diameteren er 70 nm til 100nm. For å studere stimulerte utslipp av nanotrådene, pumpet forskerne optisk prøven i et drivhus med den fjerde harmoniske utgangen fra en ND: YAG -laser (266 nm bølgelengde, 3ns pulsbredde). Under utviklingen av emisjonsspekteret blir lyset lammet av økningen av pumpekraften. Når lasingen overstiger terskelen til ZnO nanotire (ca. 40 kW/cm), vil det høyeste punktet vises i emisjonsspekteret. Linjebredden på disse høyeste punktene er mindre enn 0,3 nm, noe som er mer enn 1/50 mindre enn linjebredden fra utslipps toppunktet under terskelen. Disse smale linjebredden og raske økning i utslippsintensitet førte til at forskerne konkluderte med at stimulert utslipp faktisk forekommer i disse nanotrådene. Derfor kan denne nanotrådsarrayen fungere som en naturlig resonator og dermed bli en ideell mikrolaserkilde. Forskerne mener at denne nanolaser for kort bølgelengde kan brukes innen optisk databehandling, informasjonslagring og nanoanalysator.
3. kvantebrønnlasere
Før og etter 2010 vil linjebredden etset på halvlederbrikken nå 100 nm eller mindre, og det vil bare være noen få elektroner som beveger seg i kretsen, og økningen og reduksjonen av et elektron vil ha stor innvirkning på driften av kretsen. For å løse dette problemet ble kvantebrønnlasere født. I kvantemekanikk kalles et potensielt felt som begrenser bevegelsen av elektroner og kvantiserer dem en kvantumbrønn. Denne kvantebegrensningen brukes til å danne kvanteenerginivåer i det aktive laget av halvlederlaseren, slik at den elektroniske overgangen mellom energinivået dominerer den eksiterte strålingen av laseren, som er en kvantebrønnlaser. Det er to typer kvantebrønnlasere: kvantelinje -lasere og kvanteprikklasere.
① Quantum Line Laser
Forskere har utviklet kvantetrådlasere som er 1000 ganger kraftigere enn tradisjonelle lasere, og tar et stort skritt mot å lage raskere datamaskiner og kommunikasjonsenheter. Laseren, som kan øke hastigheten på lyd, video, internett og andre former for kommunikasjon over fiberoptiske nettverk, ble utviklet av forskere ved Yale University, Lucent Technologies Bell Labs i New Jersey og Max Planck Institute for Physics i Dresden, Tyskland. Disse laserne med høyere effekt vil redusere behovet for dyre repeatere, som er installert hver 80 km (50 mil) langs kommunikasjonslinjen, og igjen produserer laserpulser som er mindre intense når de reiser gjennom fiberen (repeatere).
Post Time: Jun-15-2023