Nanolaser е вид микро и нано устройство, което е направено от наноматериали като Nanowire като резонатор и може да излъчва лазер под фотоизработка или електрическо възбуждане. Размерът на този лазер често е само стотици микрони или дори десетки микрони, а диаметърът е до нанометровия ред, който е важна част от бъдещия дисплей на тънките филми, интегрираната оптика и други полета.
Класификация на нанолазер:
1. NANOWIRE LASER
През 2001 г. изследователи от Калифорнийския университет, Бъркли, в Съединените щати, създадоха най-малкия световен лазер-нанолазери-на наноопотичната жица само една хилядна от дължината на човешката коса. Този лазер не само излъчва ултравиолетови лазери, но и може да бъде настроен да излъчва лазери, вариращи от син до дълбок ултравиолетов. Изследователите използваха стандартна техника, наречена ориентирана епифитация, за да създадат лазера от чисти кристали от цинков оксид. Те първо „култивирани“ нанопроводници, тоест се образуват на златен слой с диаметър 20 nm до 150 nm и дължина от 10 000 nm чист цинков оксид. След това, когато изследователите активираха кристалите на чистия цинков оксид в нанопроводите с друг лазер под оранжерията, кристалите на чистия цинков оксид излъчваха лазер с дължина на вълната само 17 nm. Такива нанолазери в крайна сметка могат да бъдат използвани за идентифициране на химикали и подобряване на капацитета за съхранение на информация на компютърните дискове и фотонните компютри.
2. Ултравиолетов нанолазер
След появата на микро-лазери, микродискови лазери, лазери на микро пръстени и квантови лавини, химик Ян Пейдонг и неговите колеги от Калифорнийския университет, Бъркли, направиха нанолазери със стайна температура. Този нанолазер от цинков оксид може да излъчва лазер с ширина на линията под 0,3 nm и дължина на вълната 385 nm при леко възбуждане, което се счита за най -малкия лазер в света и едно от първите практически устройства, произведени с помощта на нанотехнологии. В началния етап на развитие изследователите прогнозираха, че този Zno Nanolaser е лесен за производство, висока яркост, малък размер и производителността е равна или дори по -добра от Gan Blue Lasers. Поради възможността да правят масиви с висока плътност, ZnO нанолазерите могат да въведат много приложения, които не са възможни с днешните устройства на GAAS. За да отглежда подобни лазери, ZnO Nanowire се синтезира чрез метод за транспортиране на газ, който катализира растежа на епитаксиалния кристал. Първо, сапфирният субстрат се покрива със слой от 1 nm ~ 3,5 nm златен филм и след това го поставете върху лодка на алуминиев оксид, материалът и субстратът се нагряват до 880 ° C ~ 905 ° C в амонячния поток, за да се произвежда Zn пара и след това Zn парата се транспортира в субстрата. Нанопроводници от 2 μm ~ 10 μm с шестоъгълна площ на напречното сечение се генерират в процеса на растеж 2min ~ 10min. Изследователите установяват, че ZnO Nanowire образува естествена лазерна кухина с диаметър 20 nm до 150 nm, а повечето (95%) от диаметъра му са от 70 nm до 100 nm. За да изучават стимулирани емисии на нанопроводите, изследователите оптично изпомпват пробата в оранжерия с четвъртия хармоничен изход на ND: YAG лазер (266nm дължина на вълната, 3ns ширина на импулса). По време на еволюцията на емисионния спектър светлината е затворена с увеличаването на мощността на помпата. Когато лазингът надвишава прага на ZnO Nanowire (около 40kW/cm), най -високата точка ще се появи в емисионния спектър. Ширината на линията на тези най -високи точки е по -малка от 0,3 nm, което е с повече от 1/50 по -малко от ширината на линията от върха на емисиите под прага. Тези тесни ширини на линията и бързото увеличаване на интензивността на емисиите накараха изследователите да заключат, че стимулираните емисии наистина се появяват в тези нанопроводници. Следователно този масив на нанопровод може да действа като естествен резонатор и по този начин да се превърне в идеален микро лазерен източник. Изследователите смятат, че този нанолазер с къса вълна може да се използва в областта на оптичните изчисления, съхранението на информация и наноанализатора.
3. Квантово лазери
Преди и след 2010 г. ширината на линията, вградена върху полупроводниковия чип, ще достигне 100 nm или по -малко и ще има само няколко електрона, които се движат във веригата, а увеличаването и намаляването на електрон ще окаже голямо влияние върху работата на веригата. За да се реши този проблем, се родиха квантово лазери. В квантовата механика потенциалното поле, което ограничава движението на електрони и ги количества, се нарича квантов кладенец. Това квантово ограничение се използва за образуване на квантови енергийни нива в активния слой на полупроводниковия лазер, така че електронният преход между енергийните нива доминира над възбуденото излъчване на лазера, който е квантов лазер. Има два типа лазери от квантово кладенец: лазери на квантовата линия и квантовите точкови лазери.
① Квантова линия лазер
Учените са разработили квантови телени лазери, които са 1000 пъти по -мощни от традиционните лазери, като предприемат голяма стъпка към създаването на по -бързи компютри и комуникационни устройства. Лазерът, който може да увеличи скоростта на аудио, видео, интернет и други форми на комуникация през оптични мрежи, е разработен от учени от Йейлския университет, Lucent Technologies Bell Labs в Ню Джърси и Института за физика на Макс Планк в Дрезден, Германия. Тези лазери с по-висока мощност биха намалили необходимостта от скъпи ретранслатори, които са инсталирани на всеки 80 км (50 мили) по комуникационната линия, като отново произвеждат лазерни импулси, които са по-малко интензивни, докато пътуват през фибрите (ретлон).
Време за публикация: юни-15-2023