Nanolaser adalah sejenis peranti mikro dan nano yang diperbuat daripada nanomaterials seperti nanowire sebagai resonator dan boleh memancarkan laser di bawah photoexcitation atau pengujaan elektrik. Saiz laser ini seringkali hanya beratus -ratus mikron atau puluhan mikron, dan diameternya terpulang kepada urutan nanometer, yang merupakan bahagian penting dari paparan filem nipis masa depan, optik bersepadu dan bidang lain.
Klasifikasi nanolaser:
1. Nanowire Laser
Pada tahun 2001, para penyelidik di University of California, Berkeley, di Amerika Syarikat, mencipta laser terkecil di dunia-nanolaser-pada dawai nanooptic hanya satu ribu panjang rambut manusia. Laser ini bukan sahaja memancarkan laser ultraviolet, tetapi juga boleh ditala untuk memancarkan laser dari biru ke ultraviolet dalam. Para penyelidik menggunakan teknik standard yang dipanggil epifitasi berorientasikan untuk mencipta laser dari kristal zink oksida tulen. Mereka pertama kali "berbudaya" nanowires, iaitu, dibentuk pada lapisan emas dengan diameter 20nm hingga 150nm dan panjang wayar zink oksida 10,000 nm tulen. Kemudian, apabila penyelidik mengaktifkan kristal zink oksida tulen di nanowires dengan laser lain di bawah rumah hijau, kristal zink oksida tulen memancarkan laser dengan panjang gelombang hanya 17nm. Nanolaser sedemikian akhirnya boleh digunakan untuk mengenal pasti bahan kimia dan meningkatkan kapasiti penyimpanan maklumat cakera komputer dan komputer fotonik.
2. Ultraviolet Nanolaser
Berikutan kedatangan laser mikro, laser mikro, laser cincin mikro, dan laser Avalanche kuantum, ahli kimia Yang Peidong dan rakan-rakannya di University of California, Berkeley, membuat nanolaser suhu bilik. Nanolaser zink oksida ini boleh memancarkan laser dengan linewidth kurang daripada 0.3nm dan panjang gelombang 385nm di bawah pengujaan cahaya, yang dianggap sebagai laser terkecil di dunia dan salah satu peranti praktikal pertama yang dihasilkan menggunakan nanoteknologi. Pada peringkat awal pembangunan, para penyelidik meramalkan bahawa nanolaser ZnO ini mudah dikeluarkan, kecerahan tinggi, saiz kecil, dan prestasi adalah sama dengan atau lebih baik daripada laser biru Gan. Kerana keupayaan untuk membuat tatasusunan nanowire berkepadatan tinggi, nanolasers ZnO boleh memasuki banyak aplikasi yang tidak mungkin dengan peranti GAAS hari ini. Untuk mengembangkan laser tersebut, ZnO nanowire disintesis oleh kaedah pengangkutan gas yang memangkinkan pertumbuhan kristal epitaxial. Pertama, substrat nilam disalut dengan lapisan filem emas tebal 1 nm ~ 3.5nm, dan kemudian meletakkannya di atas bot alumina, bahan dan substrat dipanaskan hingga 880 ° C ~ 905 ° C dalam aliran ammonia untuk menghasilkan stim Zn, dan kemudian stim Zn diangkut ke substrat. Nanowires 2μm ~ 10μm dengan kawasan keratan rentas heksagon dihasilkan dalam proses pertumbuhan 2min ~ 10min. Para penyelidik mendapati bahawa ZnO nanowire membentuk rongga laser semulajadi dengan diameter 20nm hingga 150nm, dan kebanyakan (95%) diameternya adalah 70nm hingga 100nm. Untuk mengkaji pelepasan nanowires, para penyelidik secara optik memompa sampel di rumah hijau dengan output harmonik keempat nd: yag laser (panjang gelombang 266nm, lebar nadi 3ns). Semasa evolusi spektrum pelepasan, cahaya itu dilambangkan dengan peningkatan kuasa pam. Apabila lasing melebihi ambang ZnO nanowire (kira -kira 40kW/cm), titik tertinggi akan muncul dalam spektrum pelepasan. Lebar garis titik tertinggi ini adalah kurang daripada 0.3nm, yang lebih daripada 1/50 kurang daripada lebar garis dari puncak pelepasan di bawah ambang. Linewidths sempit dan peningkatan pesat dalam intensiti pelepasan menyebabkan para penyelidik menyimpulkan bahawa pelepasan yang dirangsang memang berlaku di nanowires ini. Oleh itu, pelbagai nanowire ini boleh bertindak sebagai resonator semulajadi dan dengan itu menjadi sumber laser mikro yang ideal. Para penyelidik percaya bahawa nanolaser panjang gelombang pendek ini boleh digunakan dalam bidang pengkomputeran optik, penyimpanan maklumat dan nanoanalyzer.
3. Laser baik kuantum
Sebelum dan selepas 2010, lebar garis terukir pada cip semikonduktor akan mencapai 100nm atau kurang, dan hanya akan ada beberapa elektron yang bergerak di litar, dan peningkatan dan penurunan elektron akan memberi impak besar kepada operasi litar. Untuk menyelesaikan masalah ini, laser kuantum baik dilahirkan. Dalam mekanik kuantum, bidang yang berpotensi yang menghalang gerakan elektron dan mengukurnya dipanggil kuantum dengan baik. Kekangan kuantum ini digunakan untuk membentuk tahap tenaga kuantum dalam lapisan aktif laser semikonduktor, supaya peralihan elektronik antara tahap tenaga menguasai radiasi teruja laser, yang merupakan laser kuantum. Terdapat dua jenis laser kuantum yang baik: laser garis kuantum dan laser dot kuantum.
① laser garis kuantum
Para saintis telah membangunkan laser dawai kuantum yang 1,000 kali lebih kuat daripada laser tradisional, mengambil langkah besar ke arah mewujudkan komputer dan peranti komunikasi yang lebih cepat. Laser, yang boleh meningkatkan kelajuan audio, video, internet dan lain-lain bentuk komunikasi melalui rangkaian serat optik, telah dibangunkan oleh saintis di Yale University, Lucent Technologies Bell Labs di New Jersey dan Max Planck Institute for Physics di Dresden, Jerman. Laser kuasa tinggi ini akan mengurangkan keperluan untuk pengulang mahal, yang dipasang setiap 80km (50 batu) di sepanjang garis komunikasi, sekali lagi menghasilkan denyutan laser yang kurang sengit ketika mereka bergerak melalui serat (pengulang).
Masa Post: Jun-15-2023