Nanolaser estas speco de mikro- kaj nano-aparato, kiu estas farita el nanomaterialoj kiel nanodrato kiel resonatoro kaj povas elsendi laseron sub fotoekscito aŭ elektra ekscito. La grandeco de ĉi tiu lasero ofte estas nur centoj da mikronoj aŭ eĉ dekoj da mikronoj, kaj la diametro estas ĝis la nanometra ordo, kio estas grava parto de la estonta maldika filmo ekrano, integra optiko kaj aliaj kampoj.
Klasifiko de nanolaser:
1. Nanodrata lasero
En 2001, esploristoj de la Universitato de Kalifornio, Berkeley, en Usono, kreis la plej malgrandan laseron de la mondo – nanolaser – sur la nanooptika drato nur unu milono de la longo de homa hararo. Ĉi tiu lasero ne nur elsendas ultraviolajn laserojn, sed ankaŭ povas esti agordita por elsendi laserojn intervalantajn de blua ĝis profunda ultraviola. La esploristoj uzis norman teknikon nomatan orientita epifitado por krei la laseron el puraj zinkoksidkristaloj. Ili unue "kultivis" nanodratojn, tio estas, formiĝis sur ora tavolo kun diametro de 20nm ĝis 150nm kaj longo de 10,000 nm puraj zinkoksidaj dratoj. Tiam, kiam la esploristoj aktivigis la purajn zinkoksidkristalojn en la nanodratoj per alia lasero sub la forcejo, la puraj zinkoksidkristaloj elsendis laseron kun ondolongo de nur 17nm. Tiaj nanolazeroj povus eventuale esti uzitaj por identigi kemiaĵojn kaj plibonigi la informstokan kapaciton de komputilaj diskoj kaj fotonaj komputiloj.
2. Ultraviola nanolaser
Post la apero de mikro-laseroj, mikro-diskaj laseroj, mikro-ringaj laseroj kaj kvantumaj lavango-laseroj, kemiisto Yang Peidong kaj liaj kolegoj ĉe la Universitato de Kalifornio ĉe Berkeley, produktis ĉambratemperaturajn nanolaserojn. Ĉi tiu zinkoksida nanolaser povas elsendi laseron kun linilarĝo de malpli ol 0.3nm kaj ondolongo de 385nm sub malpeza ekscito, kiu estas konsiderita kiel la plej malgranda lasero en la mondo kaj unu el la unuaj praktikaj aparatoj fabrikitaj per nanoteknologio. En la komenca etapo de evoluo, la esploristoj antaŭdiris, ke ĉi tiu ZnO nanolaser estas facile fabrikebla, alta brilo, malgranda grandeco, kaj la agado estas egala aŭ eĉ pli bona ol GaN-bluaj laseroj. Pro la kapablo fari alt-densecajn nanodratajn tabelojn, ZnO nanolaser povas eniri multajn aplikojn kiuj ne estas eblaj per la hodiaŭaj GaAs-aparatoj. Por kreskigi tiajn laserojn, ZnO nanodrato estas sintezita per gastransportmetodo kiu katalizas epitaksian kristalkreskon. Unue, la safira substrato estas kovrita per tavolo de 1 nm~3.5nm dika ora filmo, kaj poste meti ĝin sur alumina boato, la materialo kaj la substrato estas varmigitaj al 880 °C ~905 °C en la amoniako fluo por produkti. Zn-vaporo, kaj tiam la Zn-vaporo estas transportita al la substrato. Nanodratoj de 2μm~10μm kun sesangula sekca areo estis generitaj en la kreskoprocezo de 2min~10min. La esploristoj trovis, ke ZnO nanodrato formas naturan laseran kavon kun diametro de 20nm ĝis 150nm, kaj plejparto (95%) de ĝia diametro estas 70nm ĝis 100nm. Por studi stimulitan emision de la nanodratoj, la esploristoj optike pumpis la provaĵon en forcejo kun la kvara harmonia eligo de Nd:YAG lasero (266nm ondolongo, 3ns pulslarĝo). Dum la evoluo de la emisiospektro, la lumo estas lamita kun la pliiĝo de la pumpilpotenco. Kiam la lasing superas la sojlon de ZnO nanodrato (ĉirkaŭ 40kW/cm), la plej alta punkto aperos en la emisiospektro. La linilarĝo de ĉi tiuj plej altaj punktoj estas malpli ol 0.3nm, kio estas pli ol 1/50 malpli ol la linilarĝo de la emisiovertico sub la sojlo. Ĉi tiuj mallarĝaj linilarĝoj kaj rapidaj pliiĝoj en emisiointenseco igis la esploristojn konkludi, ke stimulita emisio efektive okazas en ĉi tiuj nanodratoj. Tial, ĉi tiu nanodrata aro povas funkcii kiel natura resonatoro kaj tiel iĝi ideala mikro laserfonto. La esploristoj opinias, ke ĉi tiu mallonga ondolonga nanolaser povas esti uzata en la kampoj de optika komputado, informstokado kaj nanoanalizilo.
3. Kvantuma puto laseroj
Antaŭ kaj post 2010, la linilarĝo gravurita sur la duonkondukta blato atingos 100nm aŭ malpli, kaj estos nur kelkaj elektronoj moviĝantaj en la cirkvito, kaj la pliiĝo kaj malkresko de elektrono havos grandan efikon sur la funkciado de la cirkvito. Por solvi ĉi tiun problemon naskiĝis kvantumaj putaj laseroj. En kvantuma mekaniko, ebla kampo kiu limigas la moviĝon de elektronoj kaj kvantigas ilin estas nomita kvantuma puto. Tiu kvantuma limo kutimas formi kvantumajn energinivelojn en la aktiva tavolo de la semikonduktaĵa lasero, tiel ke la elektronika transiro inter la energiniveloj dominas la ekscititan radiadon de la lasero, kio estas kvantuma putlasero. Estas du specoj de kvantumaj putlaseroj: kvantumliniaj laseroj kaj kvantumpunktaj laseroj.
① Kvantuma linio lasero
Sciencistoj evoluigis kvantumajn dratajn laserojn, kiuj estas 1,000 fojojn pli potencaj ol tradiciaj laseroj, farante grandan paŝon por krei pli rapidajn komputilojn kaj komunikajn aparatojn. La lasero, kiu povas pliigi la rapidecon de audio, video, Interreto kaj aliaj formoj de komunikado per fibro-optikaj retoj, estis evoluigita fare de sciencistoj en Universitato Yale, Lucent Technologies Bell LABS en Nov-Ĵerzejo kaj la Max Planck Instituto por Fiziko en Dresdeno, Germanujo. Tiuj pli alt-potencaj laseroj reduktus la bezonon de multekostaj Ripetiloj, kiuj estas instalitaj ĉiujn 80 km (50 mejloj) laŭ la komunika linio, denove produktante laserpulsojn kiuj estas malpli intensaj dum ili vojaĝas tra la fibro (Ripetoj).
Afiŝtempo: Jun-15-2023