Nanolaserul este un fel de dispozitiv micro și nano, care este format din nanomateriale, cum ar fi nanowire, ca rezonator și poate emite laser sub fotoexcitare sau excitație electrică. Mărimea acestui laser este adesea doar sute de microni sau chiar zeci de microni, iar diametrul este la ordinea nanometrului, care este o parte importantă a viitorului afișaj de film subțire, optică integrată și alte câmpuri.
Clasificarea nanolaserului:
1.. Nanowire Laser
În 2001, cercetătorii de la Universitatea din California, Berkeley, în Statele Unite, au creat cel mai mic laser din lume-nanolaseri-pe firul nanooptic doar o mie de lungimea unui păr uman. Acest laser nu numai că emite lasere ultraviolete, dar poate fi, de asemenea, reglat pentru a emite lasere care variază de la albastru la ultraviolet profund. Cercetătorii au folosit o tehnică standard numită epifitare orientată pentru a crea laserul din cristale de oxid de zinc pur. Mai întâi au „cultivat” nanofire, adică formate pe un strat de aur cu un diametru de 20 nm până la 150 nm și o lungime de 10.000 nm fire de oxid de zinc pur. Apoi, când cercetătorii au activat cristalele de oxid de zinc pur în nanofire cu un alt laser sub seră, cristalele de oxid de zinc pur au emis un laser cu o lungime de undă de doar 17 nm. Astfel de nanolasere ar putea fi în cele din urmă utilizate pentru a identifica substanțele chimice și pentru a îmbunătăți capacitatea de stocare a informațiilor a discurilor computerizate și a computerelor fotonice.
2. Nanolaserul ultraviolet
În urma apariției micro-laserelor, lasere micro-disc, lasere micro-ring și lasere cuantice de avalanșă, chimistul Yang Peidong și colegii săi de la Universitatea din California, Berkeley, au făcut nanolasere de temperatură a camerei. Acest nanolaser de oxid de zinc poate emite un laser cu o lățime de linie mai mică de 0,3 nm și o lungime de undă de 385 nm sub excitație ușoară, care este considerată a fi cea mai mică laser din lume și unul dintre primele dispozitive practice fabricate folosind nanotehnologie. În stadiul inițial de dezvoltare, cercetătorii au prezis că acest nanolaser ZnO este ușor de fabricat, luminozitate ridicată, dimensiuni mici, iar performanța este egală sau chiar mai bună decât laserele albastre gan. Datorită capacității de a face tablouri de nanowire de înaltă densitate, nanolaserii ZnO pot intra în multe aplicații care nu sunt posibile cu dispozitivele GaAs de astăzi. Pentru a crește astfel de lasere, ZnO Nanowire este sintetizat prin metoda de transport a gazelor care catalizează creșterea cristalului epitaxial. În primul rând, substratul de safir este acoperit cu un strat de 1 nm ~ ~ 3,5 nm grosime de aur, apoi îl puneți pe o barcă de alumină, materialul și substratul sunt încălzite la 880 ° C ~ 905 ° C în fluxul de amoniac pentru a produce abur Zn, iar apoi aburul Zn este transportat în substrat. Nanofirele de 2μm ~ 10μm cu suprafață transversală hexagonală au fost generate în procesul de creștere de 2min ~ 10 min. Cercetătorii au descoperit că ZnO Nanowire formează o cavitate laser naturală cu un diametru de 20 nm până la 150 nm, iar majoritatea (95%) din diametrul său este de 70 nm până la 100 nm. Pentru a studia emisia stimulată de nanofire, cercetătorii au pompat optic proba într -o seră cu a patra producție armonică a unui laser ND: YAG (lungime de undă 266nm, lățimea pulsului 3ns). În timpul evoluției spectrului de emisie, lumina este atârnată cu creșterea puterii pompei. Când lasarea depășește pragul nanofirelor ZnO (aproximativ 40kW/cm), cel mai înalt punct va apărea în spectrul de emisie. Lățimea liniei acestor puncte cele mai înalte este mai mică de 0,3 nm, care este mai mare de 1/50 mai mică decât lățimea liniei de la vertexul de emisie sub prag. Aceste lățimi de linie înguste și creșteri rapide ale intensității emisiilor i -au determinat pe cercetători să concluzioneze că emisiile stimulate apar într -adevăr în aceste nanofire. Prin urmare, acest tablou de nanofire poate acționa ca un rezonator natural și va deveni astfel o sursă ideală de micro laser. Cercetătorii consideră că acest nanolaser cu lungime de undă scurtă poate fi utilizat în domeniile calculelor optice, stocării informațiilor și nanoanalyzerului.
3.. Lasere cuantice cuantice
Înainte și după 2010, lățimea liniei gravată pe cipul de semiconductor va ajunge la 100 nm sau mai puțin, iar vor fi doar câțiva electroni care se deplasează în circuit, iar creșterea și scăderea unui electron va avea un impact mare asupra funcționării circuitului. Pentru a rezolva această problemă, s -au născut lasere cuantice cuantice. În mecanica cuantică, un câmp potențial care constrânge mișcarea electronilor și îi cuantifică se numește un puț cuantic. Această constrângere cuantică este utilizată pentru a forma niveluri de energie cuantică în stratul activ al laserului semiconductor, astfel încât tranziția electronică între nivelurile de energie domină radiația excitată a laserului, care este un laser cu puț cuantic. Există două tipuri de lasere cu puț cuantic: lasere cuantice cuantice și lasere cu punct cuantic.
① Laser cuantic cuantic
Oamenii de știință au dezvoltat lasere cu sârmă cuantică, care sunt de 1.000 de ori mai puternice decât laserele tradiționale, făcând un mare pas către crearea de computere mai rapide și dispozitive de comunicare. Laserul, care poate crește viteza audio, video, internet și alte forme de comunicare asupra rețelelor de fibră optică, a fost dezvoltat de oamenii de știință de la Universitatea Yale, Lucent Technologies Bell Labs din New Jersey și Institutul Max Planck pentru fizică din Dresda, Germania. Aceste lasere cu putere mai mare ar reduce nevoia de repetitoare scumpe, care sunt instalate la fiecare 80 km (50 de mile) de-a lungul liniei de comunicare, producând din nou impulsuri laser care sunt mai puțin intense pe măsură ce călătoresc prin fibră (repetatoare).
Timpul post: 15-2023 iunie