Nanolaser je nekakšna mikro in nano naprava, ki je narejena iz nanomaterialov, kot je nanowire kot resonator in lahko oddaja laser pod fotoekscitacijo ali električnim vzbujanjem. Velikost tega laserja je pogosto le na stotine mikronov ali celo več deset mikronov, premer pa je do vrstnega reda nanometra, kar je pomemben del prihodnjega zaslona tankega filma, integrirane optike in drugih polj.
Klasifikacija nanolaserja:
1. Nanowire Laser
Leta 2001 so raziskovalci na kalifornijski univerzi v Berkeleyju v Združenih državah Amerike ustvarili najmanjši laserski laserski laser-nanolaserji-na nanooptični žici le tisoč tisoč dolžine človeških las. Ta laser ne oddaja samo ultravijoličnih laserjev, ampak ga je mogoče nastaviti tudi tako, da oddajajo laserje, od modrega do globokega ultravijoličnega. Raziskovalci so uporabili standardno tehniko, imenovano orientirano epifitacijo za ustvarjanje laserja iz čistih kristalov cinkovega oksida. Najprej so "gojili" nanožice, torej na zlati plasti s premerom od 20 nm do 150 nm in dolžino 10.000 nm čiste žice cinkovega oksida. Potem, ko so raziskovalci aktivirali čiste kristale cinkovega oksida v nanožicih z drugim laserjem pod rastlinjakom, so čisti kristali cinkovega oksida oddajali laser z valovno dolžino le 17 nm. Takšne nanolaserje bi lahko sčasoma uporabili za identifikacijo kemikalij in izboljšanje zmogljivosti za shranjevanje informacij računalniških diskov in fotonskih računalnikov.
2. ultravijolični nanolaser
Po pojavu mikro laserjev, mikro disk laserjev, mikro obročastih laserjev in kvantnih laserjev plazov, kemik Yang Peidong in njegovih sodelavcev na kalifornijski univerzi v Berkeleyju so naredili sobne temperaturne nanolaserje. Ta cinkov oksid nanolaser lahko oddaja laser z linijo manj kot 0,3 nm in valovno dolžino 385 nm pod lahkim vzbujanjem, ki velja za najmanjši laser na svetu in eno prvih praktičnih naprav, izdelanih z nanotehnologijo. V začetni fazi razvoja so raziskovalci napovedovali, da je ta nanolaser ZnO enostavno izdelovati, visoka svetlost, majhnost in zmogljivost je enaka ali celo boljša od gan modrih laserjev. Zaradi sposobnosti izdelave nanowire nizov z visoko gostoto lahko nanolaserji ZnO vstopijo v številne aplikacije, ki z današnjimi napravami GAAS niso možne. Za gojenje takšnih laserjev se ZnO Nanowire sintetizira po metodi transporta plina, ki katalizira rast epitaksialne kristale. Najprej je safirski substrat prevlečen s plastjo 1 nm ~ 3,5 nm debeline zlate filme, nato pa ga postavimo na jadrnico, material in substrat se segrevata na 880 ° C ~ 905 ° C v pretoku amoniaka, da nastane Zn paro, in Zn paro se prenaša na substrat. V procesu rasti 2 min ~ 10 min so nastali nanoži 2 μm ~ 10 μm s šesterokotnim prečnim prerezom. Raziskovalci so ugotovili, da ZnO Nanowire tvori naravno lasersko votlino s premerom od 20 nm do 150nm, večina (95%) njegovega premera pa od 70 nm do 100 nm. Za preučevanje stimulirane emisije nanožic so raziskovalci optično črpali vzorec v rastlinjaku s četrtim harmoničnim izhodom laserja ND: YAG (266 nm valovna dolžina, 3NS impulzna širina). Med razvojem emisijskega spektra je svetloba prikrita s povečanjem moči črpalke. Ko lasiranje presega prag ZnO Nanowire (približno 40kW/cm), se bo v emisijskem spektru pojavila najvišja točka. Širina črte teh najvišjih točk je manjša od 0,3 nm, kar je več kot 1/50 manj od širine črte od emisijske točke pod pragom. Te ozke širine linij in hitro povečanje intenzivnosti emisij so raziskovalce privedle do sklepanja, da se v teh nanožicih resnično pojavlja spodbudna emisija. Zato lahko ta nanowire niz deluje kot naravni resonator in tako postane idealen mikro laserski vir. Raziskovalci verjamejo, da se ta nanolaser kratke valovne dolžine lahko uporablja na področjih optičnega računalništva, shranjevanja informacij in nanoanalizatorja.
3. Quantum Well Lasers
Pred in po letu 2010 bo širina črte, ki je bila vdrela na polprevodniški čip, dosegla 100 nm ali manj, v vezju pa se bo premikalo le nekaj elektronov, povečanje in zmanjšanje elektrona pa bosta močno vplivali na delovanje vezja. Za rešitev tega problema so se rodili Quantum Well Lasers. V kvantni mehaniki se potencialno polje, ki omejuje gibanje elektronov in jih kvantizira, imenujemo kvantni vodnjak. Ta kvantna omejitev se uporablja za oblikovanje kvantnih ravni energije v aktivni plasti polprevodniškega laserja, tako da elektronski prehod med nivojem energije prevladuje nad vzburjenim sevanjem laserja, ki je kvantni vodnjak laser. Obstajata dve vrsti kvantnih laserjev: kvantni linijski laserji in kvantni pik.
① Quantum Line Laser
Znanstveniki so razvili kvantne žične laserje, ki so 1000 -krat močnejši od tradicionalnih laserjev, in naredili velik korak k ustvarjanju hitrejših računalnikov in komunikacijskih naprav. Laser, ki lahko poveča hitrost zvoka, video, interneta in drugih oblik komunikacije po optičnih omrežjih, so razvili znanstveniki z univerze Yale, Lucent Technologies Bell Labs v New Jerseyju in Max Planck Institute for Physics v Dresdnu v Nemčiji. Ti laserji z večjo močjo bi zmanjšali potrebo po dragih repetitorjih, ki so nameščeni na vsakih 80 km (50 milj) vzdolž komunikacijske črte in spet proizvajajo laserske impulze, ki so manj intenzivni, ko potujejo skozi vlakna (repetitorji).
Čas objave: junij-15-2023