Nanolaser celebek amûrek mîkro û nano ye ku ji nanomateryalên wekî nanowire wekî resonatorê hatî çêkirin û dikare di bin vekêşana wênekêşî an jî heyecana elektrîkê de lazerê biweşîne. Mezinahiya vê lazerê bi gelemperî tenê bi sedan mîkron an jî bi deh mîkronan e, û pîvaz digihîje rêza nanometerê, ku beşek girîng a pêşandana fîlima zirav a pêşerojê, optîka yekbûyî û qadên din e.
Dabeşkirina nanoolaser:
1. Laser Nanowire
Di sala 2001 de, lêkolînerên li zanîngeha California, Berkeley, li Dewletên Yekbûyî, lazera herî piçûk a cîhanê - nanolaser - li ser têlên nanooptîkî tenê ji hezarîyek dirêjahiya porê mirovî çêkirin. Ev lazer ne tenê lazerên ultraviyole derdixe, lê di heman demê de dikare were guheztin ku lazerên ji şîn heya ultraviyole kûr diweşîne. Lekolînwan teknîkek standard a bi navê epiphytation oriented bikar anîn da ku lazerê ji krîstalên oksîdê zinc ên paqij çêbikin. Pêşî wan nanotêlên "çandî" kirin, ango li ser qatek zêr bi dirêjahiya 20 nm heta 150 nm û dirêjahiya têlên oksîtê zinc ên safî 10,000 nm ava kirin. Dûv re, dema ku lêkolîneran krîstalên oksîdê zinc ên safî yên di nanotêlan de bi lazerek din a di binê serayê de çalak kirin, krîstalên oksîdê zinc ên paqij lazerek bi dirêjahiya pêlê tenê 17 nm derxistin. Nanolaserên weha di dawiyê de dikarin ji bo nasîna kîmyewî û baştirkirina kapasîteya hilanîna agahdariya dîskên komputer û komputerên fotonîkî werin bikar anîn.
2. Nanolaser Ultraviolet
Piştî hatina mîkro-lazer, lazerên mîkro-dîskê, lazerên mîkro-ring, û lazerên avalanche yên kuantumî, kîmyazan Yang Peidong û hevkarên wî yên li zanîngeha California, Berkeley, nanolaserên germahiya odeyê çêkirin. Ev nanoolaser oksîdê zinc dikare di bin heyecana ronahiyê de lazerek bi dirêjahiya xêzê ji 0,3 nm û dirêjahiya pêlê 385 nm derxe, ku ev lazera herî piçûk a cîhanê û yek ji yekem amûrên pratîkî yên ku bi karanîna nanoteknolojiyê hatî çêkirin tê hesibandin. Di qonaxa destpêkê ya pêşkeftinê de, lêkolîneran pêşbînî kir ku ev nanoolaser ZnO ji bo çêkirinê hêsan e, ronahiya bilind, mezinahiya piçûk, û performansa ji lazerên şîn ên GaN wekhev an jî çêtir e. Ji ber şiyana çêkirina rêzikên nanowire yên bi tîrêjiya bilind, nanolaserên ZnO dikarin bikevin gelek sepanên ku bi cîhazên GaAs yên îroyîn re ne mumkin in. Ji bo mezinbûna lazerên weha, nanowire ZnO bi rêbaza veguheztina gazê ya ku mezinbûna krîstal a epitaxial katalîze dike tê sentez kirin. Pêşî, substrata yaqûtê bi qatek ji 1 nm~ 3,5 nm fîlimek zêr stûr tê pêçandin, û dûv re tê danîn ser keştiyek alumina, materyal û substrate di herikîna ammoniakê de heya 880 ° C ~ 905 ° C têne germ kirin. Buhara Zn, û paşê hilma Zn ber bi substratê ve tê veguhestin. Nanowirên 2μm~10μm bi qada çargoşeya hexagonal di pêvajoya mezinbûna 2min~10min de hatin çêkirin. Lekolînwanan dît ku nanowire ZnO valahiyek lazerek xwezayî ya bi dirêjahiya 20nm heya 150nm pêk tîne, û piraniya (%95) pîvana wê ji 70nm heya 100nm e. Ji bo lêkolîna belavkirina teşwîqkirî ya nanotêlan, lêkolîneran nimûneya optîkî li serayek bi hilberana harmonik a çaremîn a lazerek Nd:YAG (266nm dirêjahiya pêlê, 3ns firehiya pêlê) pomp kirin. Di dema pêşkeftina spektruma belavbûnê de, ronahiyê bi zêdebûna hêza pompê re dişewitîne. Dema ku lasing ji tixûbê nanowire ZnO (nêzîkî 40 kW/cm) derbas bibe, dê xala herî bilind di spektruma belavbûnê de xuya bibe. Firehiya rêzê ya van xalên herî bilind ji 0,3 nm kêmtir e, ku ji 1/50-ê zêdetir ji firehiya rêzê ya ji tîrêjê belavbûna li jêr berdê kêmtir e. Van dirêjahiya xetên teng û zêdebûnên bilez ên tundiya emîsyonê rê li lêkolîneran kir ku bigihîjin wê encamê ku emeliyata teşwîqkirî bi rastî di van nanotêlan de pêk tê. Ji ber vê yekê, ev rêzika nanowire dikare wekî resonatorek xwezayî tevbigere û bi vî rengî bibe çavkaniyek lazerek mîkro ya îdeal. Lêkolîner bawer dikin ku ev nanolaser dirêjahiya pêla kurt dikare di warên hesabkirina optîkî, hilanîna agahdarî û nanoanalyzerê de were bikar anîn.
3. Lazerên quantum baş
Berî û piştî sala 2010-an, firehiya xêza ku li ser çîpê nîvconductor hatî xemilandin dê bigihîje 100nm an kêmtir, û dê tenê çend elektron di çerxê de tevbigerin, û zêdebûn û kêmbûna elektronekê dê bandorek mezin li ser xebitandina çerx. Ji bo çareserkirina vê pirsgirêkê, lazerên kuantûmê çêbûn. Di mekanîka kuantûmê de ji qada potansiyel a ku tevgera elektronan asteng dike û wan quantîze dike, jê re kaniya kuantûmê tê gotin. Ev astengiya quantumê ji bo avakirina astên enerjiya kuantumê di qata çalak a lazera nîvconduktorê de tê bikar anîn, ji ber vê yekê veguheztina elektronîkî ya di navbera astên enerjiyê de serdestiya tîrêjên heyecana lazerê, ku lazerek baş a quantumê ye, serdest dike. Du cure lazerên bîrên kûantûmê hene: Lazerên rêza kuantûmê û lazerên xalên kuantumê.
① Laser xeta Quantum
Zanyaran laserên têlên kuantûmê yên ku 1000 qatî ji lazerên kevneşopî bi hêztir in pêş xistine, ji bo afirandina komputer û amûrên ragihandinê yên bileztir gavek mezin avêtin. Lazera ku dikare leza deng, vîdyo, Înternetê û awayên din ên ragihandinê li ser torên fiber-optîk zêde bike, ji hêla zanyarên Zanîngeha Yale, Lucent Technologies Bell LABS li New Jersey û Max Planck Enstîtuya Fîzîkê ya li Dresdenê ve hatî pêşve xistin. Almanya. Van lazerên bi hêztir dê hewcedariya Repeaterên biha kêm bikin, yên ku her 80km (50 mîl) li ser xeta ragihandinê têne saz kirin, dîsa pêlên lazerê yên ku kêmtir tund in dema ku ew di nav fiberê (Dîbarker) re derbas dibin, hilberînin.
Dema şandinê: Jun-15-2023