Nanolazer cureyekî mîkro û nano amûrê ye ku ji nanomateralên wekî nanotel wekî rezonatorek tê çêkirin û dikare di bin bandora fototehrîkasyon an tehrîkasyona elektrîkê de lazerê derxe. Mezinahiya vê lazerê pir caran tenê bi sedan mîkron an jî bi dehan mîkron e, û çapa wê heta rêza nanometreyê ye, ku beşek girîng a pêşandana fîlma zirav a pêşerojê, optîkên entegre û warên din e.
Dabeşkirina nanolazerê:
1. Lazera Nanowile
Di sala 2001an de, lêkolînerên Zanîngeha Kalîforniyayê, Berkeley, li Dewletên Yekbûyî, lazera herî biçûk a cîhanê - nanolazer - li ser têla nanooptîk a ku tenê yek ji hezarê dirêjahiya porê mirov e, çêkirin. Ev lazer ne tenê lazerên ultraviyole diweşîne, lê di heman demê de dikare were mîheng kirin da ku lazerên ji şîn bigire heya ultraviyole ya kûr derxe. Lêkolîneran teknîkek standard bi navê epifitasyona oryantkirî bikar anîn da ku lazerê ji krîstalên oksîda zincê ya paqij biafirînin. Wan pêşî nanotel "çandin", ango li ser qatek zêr bi qutra 20nm heta 150nm û dirêjahiya 10,000 nm têlên oksîda zincê yên paqij çêbûn. Dûv re, dema ku lêkolîneran krîstalên oksîda zincê ya paqij di nanotelan de bi lazerek din di bin serayê de çalak kirin, krîstalên oksîda zincê ya paqij lazerek bi dirêjahiya pêlê tenê 17nm derxistin. Nanolazerên weha di dawiyê de dikarin ji bo destnîşankirina kîmyewîyan û baştirkirina kapasîteya hilanîna agahdariyê ya dîskên komputerê û komputerên fotonîk werin bikar anîn.
2. Nanolazera ultraviyole
Piştî hatina mîkro-lazeran, lazerên mîkro-dîskê, lazerên mîkro-halqeyê, û lazerên şelaleya kûantûmê, kîmyager Yang Peidong û hevkarên wî li Zanîngeha Kalîforniyayê, Berkeley, nanolazerên germahiya odeyê çêkirin. Ev nanolazera oksîda zincê dikare lazerek bi firehiya xêzê kêmtir ji 0.3nm û dirêjahiya pêlê ya 385nm di bin teşwîqkirina ronahiyê de derxe, ku wekî lazera herî piçûk a cîhanê û yek ji amûrên pratîkî yên pêşîn ên ku bi karanîna nanoteknolojiyê têne çêkirin tê hesibandin. Di qonaxa destpêkê ya pêşveçûnê de, lêkolîneran pêşbînî kirin ku ev nanolazera ZnO çêkirina wê hêsan e, geşiya wê bilind e, mezinahiya wê piçûk e, û performans wekhev an jî çêtir e ji lazerên şîn ên GaN. Ji ber şiyana çêkirina rêzikên nanotelê yên bi dendika bilind, nanolazerên ZnO dikarin bikevin gelek serlêdanan ku bi amûrên GaAs ên îroyîn ne gengaz in. Ji bo mezinbûna lazerên weha, nanotelê ZnO bi rêbaza veguhastina gazê tê sentez kirin ku mezinbûna krîstala epîtaksîyal katalîze dike. Pêşî, substrata safîrê bi qatek fîlmek zêrîn a 1 nm ~ 3.5 nm stûr tê pêçandin, û dûv re tê danîn ser qeyikek alumînayê, materyal û substrat di herikîna amonyakê de heta 880 °C ~ 905 °C têne germ kirin da ku buhara Zn çêbibe, û dûv re buhara Zn ber bi substratê ve tê veguhastin. Nanotelên 2μm ~ 10μm bi qada şeşalî ya xaçerêyî di pêvajoya mezinbûnê ya 2min ~ 10min de hatin çêkirin. Lêkolîneran dît ku nanotelê ZnO valahiyek lazerê ya xwezayî bi qûtra 20nm heta 150nm çêdike, û piraniya (95%) qûtra wê 70nm heta 100nm e. Ji bo lêkolîna emîsyona teşwîqkirî ya nanotelan, lêkolîneran nimûne bi derana harmonîk a çaremîn a lazerek Nd:YAG (dirêjahiya pêlê 266nm, firehiya pulsê 3ns) bi optîkî pompe kirin nav serayê. Di dema pêşveçûna spektruma emîsyonê de, ronahî bi zêdebûna hêza pompê re lame dibe. Dema ku lazer ji sînorê nanotelê ZnO (nêzîkî 40kW/cm) derbas bibe, xala herî bilind dê di spektruma emîsyonê de xuya bibe. Firehiya xeta van xalên herî bilind ji 0.3nm kêmtir e, ku ji firehiya xeta ji lûtkeya emîsyonê ya li jêr sînorê elîtê ji 1/50 kêmtir e. Van firehiyên xeta teng û zêdebûna bilez a şîdeta emîsyonê lêkolîneran gihandin wê encamê ku emîsyona teşwîqkirî bi rastî di van nanotelan de çêdibe. Ji ber vê yekê, ev rêza nanotel dikare wekî rezonatorek xwezayî tevbigere û bi vî rengî bibe çavkaniyek mîkro lazerê ya îdeal. Lêkolîner bawer dikin ku ev nanolazera bi dirêjahiya pêlê ya kurt dikare di warên hesabkirina optîkî, hilanîna agahdariyê û nanoanalîzker de were bikar anîn.
3. Lazerên bîrên kûantûmê
Berî û piştî sala 2010an, firehiya xêza ku li ser çîpa nîvconductor hatiye kolandin dê bigihîje 100nm an kêmtir, û tenê çend elektron dê di nav devreyê de bigerin, û zêdebûn û kêmbûna elektronek dê bandorek mezin li ser xebata devreyê bike. Ji bo çareserkirina vê pirsgirêkê, lazerên bîrên kûantûmê hatin çêkirin. Di mekanîka kûantûmê de, qadeke potansiyel ku tevgera elektronan sînordar dike û wan kûantîm dike jê re bîrek kûantûm tê gotin. Ev sînorkirina kûantûmê ji bo çêkirina astên enerjiya kûantûmê di qata çalak a lazera nîvconductor de tê bikar anîn, da ku veguherîna elektronîkî di navbera astên enerjiyê de serdestiya tîrêjên ajîtasyonê yên lazerê bike, ku ew lazerek bîrek kûantûmê ye. Du celeb lazerên bîrên kûantûmê hene: lazerên xêza kûantûmê û lazerên xalên kûantûmê.
① Lazera xêza kûantûmê
Zanayan lazerên têlên kûantûm pêşxistine ku 1,000 carî ji lazerên kevneşopî bihêztir in, û gaveke mezin ber bi afirandina komputer û cîhazên ragihandinê yên bileztir ve avêtine. Lazer, ku dikare leza deng, vîdyo, Înternet û awayên din ên ragihandinê li ser torên fîber-optîk zêde bike, ji hêla zanyarên Zanîngeha Yale, Lucent Technologies Bell LABS li New Jersey û Enstîtuya Fîzîkê ya Max Planck li Dresden, Almanya ve hate pêşve xistin. Ev lazerên bi hêza bilindtir dê hewcedariya bi Dubarekerên biha kêm bikin, ku her 80 km (50 mîl) li ser xeta ragihandinê têne saz kirin, dîsa pulsên lazerê çêdikin ku dema ku di nav fîberê re derbas dibin kêmtir dijwar in (Dubareker).
Dema weşandinê: 15ê Hezîrana 2023an