Nanolasero estas speco de mikro- kaj nano-aparato farita el nanomaterialoj kiel nanodrato kiel resonilo kaj povas elsendi laseron sub fotoekscito aŭ elektra ekscito. La grandeco de ĉi tiu lasero ofte estas nur centoj da mikrometroj aŭ eĉ dekoj da mikrometroj, kaj la diametro estas ĝis la nanometra ordo, kio estas grava parto de la estonta maldika filmekrano, integra optiko kaj aliaj kampoj.
Klasifiko de nanolasero:
1. Nanodrata lasero
En 2001, esploristoj ĉe la Universitato de Kalifornio, Berkeley, en Usono, kreis la plej malgrandan laseron de la mondo - nanolaseroj - sur nanooptika drato nur milono de la longo de homa haro. 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 zinkoksidaj kristaloj. Ili unue "kulturis" nanodratojn, tio estas, formis purajn zinkoksidajn dratojn sur ora tavolo kun diametro de 20 nm ĝis 150 nm kaj longo de 10 000 nm. Poste, kiam la esploristoj aktivigis la purajn zinkoksidajn kristalojn en la nanodratoj per alia lasero sub forcejo, la puraj zinkoksidaj kristaloj elsendis laseron kun ondolongo de nur 17 nm. Tiaj nanolaseroj povus eventuale esti uzataj por identigi kemiaĵojn kaj plibonigi la informan stokan kapaciton de komputilaj diskoj kaj fotonaj komputiloj.
2. Ultraviola nanolasero
Post la apero de mikrolaseroj, mikrodiskaj laseroj, mikroringaj laseroj, kaj kvantumlavangaj laseroj, kemiisto Yang Peidong kaj liaj kolegoj ĉe la Universitato de Kalifornio, Berkeley, fabrikis ĉambratemperaturajn nanolaserojn. Ĉi tiu zinkoksida nanolasero povas elsendi laseron kun linilarĝo malpli ol 0.3nm kaj ondolongo de 385nm sub luma ekscito, kio estas konsiderata la plej malgranda lasero en la mondo kaj unu el la unuaj praktikaj aparatoj fabrikitaj per nanoteknologio. En la komenca stadio de disvolviĝo, la esploristoj antaŭdiris, ke ĉi tiu ZnO-nanolasero estas facile fabrikebla, havas altan brilecon, malgrandan grandecon, kaj la rendimenton estas egala aŭ eĉ pli bona ol GaN-bluaj laseroj. Pro la kapablo fari alt-densecajn nanodratajn arojn, ZnO-nanolaseroj povas eniri multajn aplikojn, kiuj ne eblas per hodiaŭaj GaAs-aparatoj. Por kreskigi tiajn laserojn, ZnO-nanodrato estas sintezita per gasa transporta metodo, kiu katalizas epitaksian kristalkreskon. Unue, la safira substrato estas kovrita per tavolo de 1 nm~3.5nm dika ora filmo, kaj poste metita sur alumino-aluminian boaton, la materialo kaj la substrato estas varmigitaj ĝis 880 °C ~905 °C en amoniaka fluo por produkti Zn-vaporon, kaj poste la Zn-vaporo estas transportata al la substrato. Nanodratoj de 2μm~10μm kun seslatera transversa areo estis generitaj en la kreskoprocezo de 2min~10min. La esploristoj trovis, ke ZnO-nanodrato formas naturan laseran kavaĵon 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 specimenon en forcejon kun la kvara harmonika eligo de Nd:YAG-lasero (266nm ondolongo, 3ns pulsa larĝo). Dum la evoluo de la emisia spektro, la lumo estas lamita kun la pliiĝo de la pumppotenco. Kiam la laserado superas la sojlon de ZnO-nanodrato (ĉirkaŭ 40 kW/cm), la plej alta punkto aperos en la emisia spektro. La linilarĝo de ĉi tiuj plej altaj punktoj estas malpli ol 0.3 nm, kio estas pli ol 1/50 malpli ol la linilarĝo de la emisia vertico sub la sojlo. Ĉi tiuj mallarĝaj linilarĝoj kaj rapidaj pliiĝoj en emisia intenseco igis la esploristojn konkludi, ke stimulita emisio efektive okazas en ĉi tiuj nanodratoj. Tial, ĉi tiu nanodrata aro povas agi kiel natura resonigilo kaj tiel fariĝi ideala mikrolasera fonto. La esploristoj kredas, ke ĉi tiu mallong-ondolonga nanolasero povas esti uzata en la kampoj de optika komputado, informa stokado kaj nanoanalizilo.
3. Kvantumputaj laseroj
Antaŭ kaj post 2010, la linilarĝo gravurita sur la duonkondukta blato atingos 100nm aŭ malpli, kaj nur kelkaj elektronoj moviĝos en la cirkvito, kaj la pliiĝo kaj malpliiĝo de elektrono havos grandan efikon sur la funkciadon de la cirkvito. Por solvi ĉi tiun problemon, kvantumputaj laseroj naskiĝis. En kvantummekaniko, potenciala kampo, kiu limigas la moviĝon de elektronoj kaj kvantigas ilin, nomiĝas kvantumputa. Ĉi tiu kvantumlimo estas uzata por formi kvantumenergiajn nivelojn en la aktiva tavolo de la duonkondukta lasero, tiel ke la elektronika transiro inter la energiaj niveloj dominas la ekscititan radiadon de la lasero, kiu estas kvantumputa lasero. Ekzistas du tipoj de kvantumputaj laseroj: kvantumliniaj laseroj kaj kvantumpunktaj laseroj.
① Kvantuma linia lasero
Sciencistoj evoluigis kvantumajn dratlaserojn, kiuj estas 1000-oble pli potencaj ol tradiciaj laseroj, farante grandan paŝon al kreado de pli rapidaj komputiloj kaj komunikaj aparatoj. La lasero, kiu povas pliigi la rapidon de aŭdio, video, interreto kaj aliaj formoj de komunikado per fibro-optikaj retoj, estis evoluigita de sciencistoj ĉe Universitato Yale, Lucent Technologies Bell LABS en Nov-Ĵerzejo kaj la Max-Planck-Instituto por Fiziko en Dresdeno, Germanio. Ĉi tiuj pli altpotencaj laseroj reduktus la bezonon de multekostaj Ripetiloj, kiuj estas instalitaj ĉiujn 80 km (50 mejlojn) laŭlonge de la komunikada linio, denove produktante laserpulsojn, kiuj estas malpli intensaj dum ili vojaĝas tra la fibro (Ripetiloj).
Afiŝtempo: 15-a de junio 2023