Nanolaser je druh mikro a nano zařízení, které je vyrobeno z nanomateriálů, jako je nanowire jako rezonátor, a může emitovat laser pod fotoexcitací nebo elektrickou excitací. Velikost tohoto laseru je často pouze stovky mikronů nebo dokonce desítky mikronů a průměr je až do řádu nanometru, což je důležitou součástí budoucího zobrazení tenkého filmu, integrované optiky a dalších polí.
Klasifikace nanolaseru:
1. nanowire laser
V roce 2001 vytvořili vědci na University of California v Berkeley ve Spojených státech nejmenší laser na světě-nanolasery-na nanooptickém drátu pouze jednu tisícinu délky lidských vlasů. Tento laser nejen emituje ultrafialové lasery, ale může být také vyladěn, aby emitoval lasery od modré po hluboké ultrafialové. Vědci použili standardní techniku zvanou orientovaná epifytace k vytvoření laseru z čistých krystalů oxidu zinečnatého. Nejprve se „kultivovali“ nanowire, tj. Vytvořené na zlaté vrstvě s průměrem 20nm až 150 nm a délkou 10 000 nm čistých oxidových vodičů zinku. Poté, když vědci aktivovali čisté krystaly oxidu zinečnatého v nanowirech s jiným laserem pod skleníkem, čisté krystaly oxidu zinečnatého emitovaly laser s vlnovou délkou pouze 17nm. Takové nanolasery by mohly být nakonec použity k identifikaci chemikálií a zlepšení kapacity ukládání informací počítačových disků a fotonických počítačů.
2. ultrafialový nanolaser
Po příchodu mikro-laserů, laserů mikro-disk, mikrobovních laserů a kvantových lavických laserů, chemik Yang Peidong a jeho kolegové na Kalifornské univerzitě v Berkeley, vytvořili nanolasery pokojové teploty. Tento nanolaser oxidu zinečnatého může emitovat laser s šířkou linie menší než 0,3nm a vlnovou délkou 385nm pod excitací světla, který je považován za nejmenší laser na světě a jedním z prvních praktických zařízení vyrobených pomocí nanotechnologie. V počáteční fázi vývoje vědci předpovídali, že tento nanolaser ZnO je snadno vyrobitelný, vysoký jas, malá velikost a výkon se rovná nebo dokonce lepší než lasery Gan Blue. Vzhledem k schopnosti vytvářet nanowire polí s vysokou hustotou mohou nanolasery ZnO vstoupit do mnoha aplikací, které nejsou s dnešními zařízeními GAAS možné. Za účelem růstu takových laserů je ZnO nanowire syntetizován metodou transportu plynu, která katalyzuje růst epitaxiálních krystalů. Za prvé, safírový substrát je potažen vrstvou 1 nm ~ 3,5nm silného zlatého filmu a poté jej položí na aluminovou loď, materiál a substrát jsou zahřívány na 880 ° C ~ 905 ° C v toku amoniaku, aby se zn pára, a pak znová pára přepravována na substrát. Nanowires 2μM ~ 10 μm s hexagonální průřezovou plochou byly generovány v růstovém procesu 2min ~ 10 minut. Vědci zjistili, že nanowire ZnO tvoří přirozenou laserovou dutinu s průměrem 20nm až 150 nm a většina (95%) jeho průměru je 70 nm až 100 nm. Pro studium stimulované emise nanočástic vědci opticky načerpali vzorek ve skleníku se čtvrtým harmonickým výstupem laseru Nd: YAG (266nm vlnová délka, šířka pulsu 3N). Během vývoje emisního spektra je světlo nárůst se zvýšením energie čerpadla. Když lasing překročí prahovou hodnotu nanowire ZnO (asi 40 kW/cm), nejvyšší bod se objeví v emisním spektru. Šířka linie těchto nejvyšších bodů je menší než 0,3 nm, což je o více než 1/50 menší než šířka linie od emisního vrcholu pod prahem. Tyto úzké šířky linií a rychlé zvýšení intenzity emisí vedly vědci k závěru, že v těchto nanowirech se skutečně vyskytuje stimulovaná emise. Proto toto pole nanowire může působit jako přirozený rezonátor, a tak se stát ideálním mikro laserovým zdrojem. Vědci se domnívají, že tento nanolaser s krátkou vlnovou délkou může být použit v polích optického výpočtu, skladování informací a nanoanalyzátoru.
3. kvantové lasery
Před a po roce 2010 se šířka linky vyleptaná na polovodičovém čipu dosáhne 100 nm nebo méně a v obvodu se bude pohybovat jen několik elektronů a zvýšení a snížení elektronu bude mít velký dopad na provoz obvodu. K vyřešení tohoto problému se narodily kvantové lasery. V kvantové mechanice se potenciální pole, které omezuje pohyb elektronů a kvantizuje, se nazývá kvantová jamka. Toto kvantové omezení se používá k vytvoření kvantové energetické hladiny v aktivní vrstvě polovodičového laseru, takže elektronický přechod mezi hladinami energie dominuje excitovanému záření laseru, což je kvantový laser. Existují dva typy kvantových laserů: kvantové liniové lasery a kvantové lasery.
① Quantum Line Laser
Vědci vyvinuli kvantové drátěné lasery, které jsou 1 000krát silnější než tradiční lasery, což činí velký krok k vytváření rychlejších počítačů a komunikačních zařízení. Laser, který může zvýšit rychlost zvuku, videa, internetu a dalších forem komunikace nad optickými sítěmi, vyvinul vědci na Yale University, Lucent Technologies Bell Labs v New Jersey a Max Planck Institute for Physics v Drážďanech v Německu. Tyto lasery s vyšší výkonem by snížily potřebu drahých opakování, které jsou instalovány každých 80 km (50 mil) podél komunikační linie, což opět produkuje laserové pulzy, které jsou méně intenzivní, když cestují vlákny (opakovače).
Čas příspěvku: červen-15-2023