Nanolaser is in soarte fan mikro- en nano-apparaat dat is makke fan nanomaterialen lykas nanowire as in resonator en kin laser útstjoere ûnder foto-eksitaasje as elektryske excitaasje. De grutte fan dizze laser is faak mar hûnderten mikron of sels tsientallen mikronen, en de diameter is oant de nanometer folchoarder, dat is in wichtich part fan 'e takomst tinne film display, yntegrearre optika en oare fjilden.
Klassifikaasje fan nanolaser:
1. Nanowire laser
Yn 2001 makken ûndersikers oan 'e Universiteit fan Kalifornje, Berkeley, yn' e Feriene Steaten, de lytste laser fan 'e wrâld - nanolasers - op 'e nanooptyske draad mar ien tûzenste fan 'e lingte fan in minsklik hier. Dizze laser stjoert net allinich ultraviolet lasers út, mar kin ek wurde ôfstimd om lasers út te stjoeren fan blau oant djip ultraviolet. De ûndersikers brûkten in standert technyk neamd oriïntearre epifytaasje om de laser te meitsjen fan suvere sinkoksidekristallen. Se earst "cultured" nanowires, dat is, foarme op in gouden laach mei in diameter fan 20nm oant 150nm en in lingte fan 10.000 nm suver sink okside triedden. Doe't de ûndersikers de suvere sinkoksidekristallen yn 'e nanowires aktivearren mei in oare laser ûnder it glêstún, emittearren de suvere sinkoksidekristallen in laser mei in golflingte fan mar 17nm. Sokke nanolasers koene úteinlik brûkt wurde om gemikaliën te identifisearjen en de ynformaasjeopslachkapasiteit fan komputerskiven en fotonyske kompjûters te ferbetterjen.
2. Ultraviolet nanolaser
Nei de komst fan mikro-lasers, mikro-skiiflasers, mikroringlasers en kwantum lawinelasers, makken skiekundige Yang Peidong en syn kollega's oan 'e Universiteit fan Kalifornje, Berkeley, nanolasers foar keamertemperatuer. Dizze sinkokside nanolaser kin in laser útstjoere mei in linewidth fan minder dan 0.3nm en in golflingte fan 385nm ûnder ljochtexitaasje, dy't wurdt beskôge as de lytste laser yn 'e wrâld en ien fan 'e earste praktyske apparaten makke mei nanotechnology. Yn 'e earste faze fan ûntwikkeling, de ûndersikers foarsei dat dizze ZnO nanolaser is maklik te meitsjen, hege helderheid, lytse grutte, en de prestaasjes is gelyk oan of sels better as GaN blauwe lasers. Fanwegen de mooglikheid om nanowire-arrays mei hege tichtheid te meitsjen, kinne ZnO-nanolasers in protte applikaasjes ynfiere dy't net mooglik binne mei hjoeddeistige GaAs-apparaten. Om sokke lasers te groeien, wurdt ZnO nanowire synthesized troch gasferfiermetoade dy't epitaksiale kristalgroei katalyseart. Earst wurdt it saffier substraat bedekt mei in laach fan 1 nm ~ 3.5nm dikke gouden film, en set it dan op in aluminiumboat, it materiaal en it substraat wurde ferwaarme oant 880 ° C ~ 905 ° C yn 'e ammoniakstream om te produsearjen Zn stoom, en dan wurdt de Zn stoom ferfierd nei it substraat. Nanowires fan 2μm ~ 10μm mei hexagonaal dwerstrochsneedgebiet waarden generearre yn it groeiproses fan 2min ~ 10min. De ûndersikers fûnen dat ZnO nanowire in natuerlike laserholte foarmet mei in diameter fan 20nm oant 150nm, en de measte (95%) fan har diameter is 70nm oant 100nm. Om stimulearre emisje fan 'e nanotraden te studearjen, pompten de ûndersikers de stekproef optysk yn in glêstún mei de fjirde harmonyske útfier fan in Nd: YAG laser (266nm golflingte, 3ns pulsbreedte). Tidens de evolúsje fan it emisjespektrum wurdt it ljocht lamme mei de ferheging fan 'e pompkrêft. Wannear't de lasing de drompel fan ZnO nanowire (sawat 40kW / sm) grutteret, sil it heechste punt ferskine yn it emisjespektrum. De line breedte fan dizze heechste punten is minder as 0.3nm, dat is mear as 1/50 minder as de line breedte fan de emission vertex ûnder de drompel. Dizze smelle linewidths en rappe ferheging fan útstjitintensiteit liede de ûndersikers om te konkludearjen dat stimulearre útstjit yndie foarkomt yn dizze nanotraden. Dêrom kin dizze nanowire-array fungearje as in natuerlike resonator en sadwaande in ideale mikrolaserboarne wurde. De ûndersikers leauwe dat dizze nanolaser mei koarte golflingte brûkt wurde kin op it mêd fan optyske kompjûters, ynformaasje opslach en nanoanalyzer.
3. Quantum well lasers
Foar en nei 2010, de line breedte etste op 'e semiconductor chip sil berikke 100nm of minder, en d'r sille mar in pear elektroanen bewege yn it circuit, en de tanimming en ôfnimming fan in elektron sil hawwe in grutte ynfloed op de wurking fan de circuit. Om dit probleem op te lossen, waarden kwantumputlasers berne. Yn de kwantummeganika wurdt in potinsjeel fjild dat de beweging fan elektroanen beheint en se kwantisearret, in kwantumput neamd. Dizze kwantumbeheining wurdt brûkt om kwantum-enerzjynivo's te foarmjen yn 'e aktive laach fan' e semiconductor-laser, sadat de elektroanyske oergong tusken de enerzjynivo's de opwûne strieling fan 'e laser dominearret, dat is in kwantumputlaser. D'r binne twa soarten quantum well lasers: quantum line lasers en quantum dot lasers.
① Quantum line laser
Wittenskippers hawwe kwantumdraadlasers ûntwikkele dy't 1.000 kear machtiger binne as tradisjonele lasers, en nimme in grutte stap nei it meitsjen fan rappere kompjûters en kommunikaasjeapparaten. De laser, dy't de snelheid fan audio, fideo, ynternet en oare foarmen fan kommunikaasje oer glêstriednetwurken kin ferheegje, waard ûntwikkele troch wittenskippers oan 'e Yale University, Lucent Technologies Bell LABS yn New Jersey en it Max Planck Institute for Physics yn Dresden, Dútslân. Dizze lasers mei hegere krêft soene it ferlet fan djoere Repeaters ferminderje, dy't elke 80 km (50 miles) ynstalleare wurde lâns de kommunikaasjeline, en produsearje wer laserpulsen dy't minder yntinsyf binne as se troch de glêstried (Repeaters) reizgje.
Post tiid: Jun-15-2023