Nanolaser jẹ́ irú ẹ̀rọ micro àti nano kan tí a fi àwọn ohun èlò nano bíi nanowire ṣe gẹ́gẹ́ bí resonator, ó sì lè tú lésà jáde lábẹ́ photoexcitation tàbí electric excitation. Ìwọ̀n lésà yìí sábà máa ń jẹ́ ọgọ́rọ̀ọ̀rún máíkrónù tàbí mẹ́wàá máíkrónù, àti pé ìwọ̀n ìlà rẹ̀ dé ìtòsí nanometer, èyí tí ó jẹ́ apá pàtàkì nínú ìfihàn fíìmù tín-ínrín ọjọ́ iwájú, àwọn optics tí a ti ṣepọ àti àwọn pápá mìíràn.
Ìpínsísọ̀rí nanolasa:
1. Lésà Nanowire
Ní ọdún 2001, àwọn olùwádìí ní Yunifásítì California, Berkeley, ní Orílẹ̀-èdè Amẹ́ríkà, ṣẹ̀dá lésà kékeré jùlọ lágbàáyé - àwọn nanolasá - lórí wáyà nanoptic kan ṣoṣo nínú ọgọ́rùn-ún gígùn irun ènìyàn. Lésà yìí kìí ṣe pé ó ń tú lésà ultraviolet jáde nìkan, ó tún lè ṣe àtúnṣe láti tú lésà jáde láti búlúù sí lílágbára jìn. Àwọn olùwádìí lo ọ̀nà ìṣiṣẹ́ kan tí a ń pè ní oyènédéé epiphytation láti ṣẹ̀dá lésà láti inú àwọn kirisita zinc oxide mímọ́. Wọ́n kọ́kọ́ ṣe àwọn nanowires “tí a ṣẹ̀dá”, ìyẹn ni pé, wọ́n ṣe é lórí fẹ́lẹ́ wúrà kan pẹ̀lú ìwọ̀n 20nm sí 150nm àti gígùn àwọn wáyà zinc oxide mímọ́ 10,000 nm. Lẹ́yìn náà, nígbà tí àwọn olùwádìí mú àwọn kirisita zinc oxide mímọ́ ṣiṣẹ́ nínú àwọn nanowires pẹ̀lú lésà mìíràn lábẹ́ ewéko, àwọn kirisita zinc oxide mímọ́ náà tú lésà kan jáde pẹ̀lú ìwọ̀n 17nm nìkan. Irú àwọn nanolasá bẹ́ẹ̀ ni a lè lò nígbẹ̀yìn gbẹ́yín láti dá àwọn kẹ́míkà mọ̀ àti láti mú agbára ìpamọ́ ìwífún ti àwọn díìsì kọ̀ǹpútà àti àwọn kọ̀ǹpútà photonic sunwọ̀n sí i.
2. Nanolasi Ultraviolet
Lẹ́yìn tí àwọn micro-laser, micro-disk lasers, micro-ring lasers, àti quantum avalanche lasers dé, onímọ̀ sáyẹ́ǹsì Yang Peidong àti àwọn ẹlẹgbẹ́ rẹ̀ ní Yunifásítì California, Berkeley, ṣe àwọn nanolaser ní ìwọ̀n otútù yàrá. Nanolaser zinc oxide yìí lè tú lésà kan jáde pẹ̀lú ìlà tí kò tó 0.3nm àti ìgbì omi 385nm lábẹ́ ìtara ìmọ́lẹ̀, èyí tí a kà sí lésà kékeré jùlọ ní àgbáyé àti ọ̀kan lára àwọn ẹ̀rọ ìṣe àkọ́kọ́ tí a ṣe nípa lílo nanotechnology. Ní ìpele àkọ́kọ́ ti ìdàgbàsókè, àwọn olùwádìí sọtẹ́lẹ̀ pé nanolaser ZnO yìí rọrùn láti ṣe, ìmọ́lẹ̀ gíga, ìwọ̀n kékeré, àti pé iṣẹ́ rẹ̀ dọ́gba pẹ̀lú tàbí jù bẹ́ẹ̀ lọ ju àwọn lesa aláwọ̀ búlúù GaN lọ. Nítorí agbára láti ṣe àwọn nanolaser nanowire gíga, àwọn nanolaser ZnO lè wọ ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ohun èlò tí kò ṣeé ṣe pẹ̀lú àwọn ẹ̀rọ GaAs ti òde òní. Láti lè gbin irú àwọn lesa bẹ́ẹ̀, a ń ṣe ZnO nanowire nípasẹ̀ ọ̀nà gbigbe gaasi tí ó ń ṣe ìṣamúdàgbàsókè kirisita epitaxial. Àkọ́kọ́, a fi ìpele wúrà 1 nm ~ 3.5nm bo ohun èlò náà àti ohun èlò náà, a sì fi sínú ọkọ̀ ojú omi alumina kan, a ó sì gbóná ohun èlò náà sí 880 ° C ~ 905 ° C nínú ìṣàn ammonia láti mú ìgbóná Zn jáde, lẹ́yìn náà a ó gbé ìgbóná Zn lọ sí orí ohun èlò náà. A ṣe àwọn Nanowires ti 2μm ~ 10μm pẹ̀lú agbègbè onígun mẹ́rin ní ìlànà ìdàgbàsókè ti ìṣẹ́jú 2 ~ 10. Àwọn olùwádìí rí i pé nanowire ZnO ṣe ihò laser àdánidá pẹ̀lú ìwọ̀n ìlà 20nm sí 150nm, àti pé ọ̀pọ̀lọpọ̀ (95%) ti ìwọ̀n ìlà rẹ̀ jẹ́ 70nm sí 100nm. Láti kẹ́kọ̀ọ́ nípa ìtújáde àwọn nanowires tí a mú ṣiṣẹ́, àwọn olùwádìí fi optim pump sí inú ilé ewéko pẹ̀lú ìyọrísí harmonic kẹrin ti lesa Nd:YAG (ìwọ̀n wavelength 266nm, ìwọ̀n pulse 3ns). Nígbà ìdàgbàsókè ti ìtújáde ìtújáde, ìmọ́lẹ̀ náà di aláìlágbára pẹ̀lú ìbísí agbára fifa omi. Nígbà tí lasing bá kọjá ààlà ZnO nanowire (tó tó 40kW/cm), ojú ibi tó ga jùlọ yóò farahàn nínú ìtújáde ìtújáde. Ìbú ìlà àwọn ojú ibi tó ga jùlọ wọ̀nyí kéré sí 0.3nm, èyí tó kéré sí 1/50 ju ìwọ̀n ìlà láti orí ìtújáde ìtújáde tó wà ní ìsàlẹ̀ ààlà lọ. Àwọn ìlà tóóró wọ̀nyí àti ìbísí kíákíá nínú agbára ìtújáde ìtújáde mú kí àwọn olùwádìí parí èrò sí pé ìtújáde ìtújáde ìfúnpọ̀ máa ń wáyé ní gidi nínú àwọn nanowire wọ̀nyí. Nítorí náà, ètò nanowire yìí lè ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí resonator àdánidá, kí ó sì di orísun micro laser tó dára jùlọ. Àwọn olùwádìí gbàgbọ́ pé a lè lo nanolaser oní-ìgbìn kúkúrú yìí nínú àwọn ẹ̀ka ìṣiṣẹ́ optical, ìpamọ́ ìwífún àti nanoanalyzer.
3. Awọn lesa daradara kuatomu
Kí ó tó di ọdún 2010 àti lẹ́yìn ọdún 2010, ìwọ̀n ìlà tí a lẹ̀ mọ́ ìkòkò semiconductor chip yóò dé 100nm tàbí kí ó dín sí i, àwọn elekitironi díẹ̀ ni yóò sì máa rìn nínú circuit náà, ìbísí àti ìdínkù elekitironi kan yóò sì ní ipa ńlá lórí iṣẹ́ circuit náà. Láti yanjú ìṣòro yìí, a bí àwọn lesa quantum well. Nínú àwọn onímọ̀ nípa quantum, pápá kan tí ó lè dí ìṣípo àwọn elekitironi lọ́wọ́ àti ìwọ̀n wọn ni a ń pè ní quantum well. A ń lo ìdíwọ̀n quantum yìí láti ṣe àwọn ipele agbára kuatomu nínú ipele tí ń ṣiṣẹ́ ti lesa semiconductor, kí ìyípadà elekitironi láàrín àwọn ipele agbára lè borí ìtànṣán tí ó yára ti lesa, èyí tí í ṣe lesa quantum well. Oríṣi lesa quantum well méjì ló wà: lesa quantum line àti lesa quantum dot.
① Lésà ìlà kuatomu
Àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ti ṣe àgbékalẹ̀ àwọn lésà oníwáyà quantum tí ó lágbára ní ìgbà ẹgbẹ̀rún kan ju lésà ìbílẹ̀ lọ, wọ́n sì gbé ìgbésẹ̀ ńlá sí ṣíṣẹ̀dá àwọn kọ̀ǹpútà àti àwọn ẹ̀rọ ìbánisọ̀rọ̀ tí ó yára. Àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ní Yale University, Lucent Technologies Bell LABS ní New Jersey àti Max Planck Institute for Physics ní Dresden, Germany ló ṣe lésà náà, èyí tí ó lè mú kí iyàrá ohùn, fídíò, Íńtánẹ́ẹ̀tì àti àwọn ọ̀nà ìbánisọ̀rọ̀ mìíràn pọ̀ sí i lórí àwọn nẹ́tíwọ́ọ̀kì okùn-ojú, àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ní Yale University, Lucent Technologies Bell LABS ní New Jersey àti Max Planck Institute for Physics ní Dresden, Germany ló ṣe é. Àwọn lésà oní agbára gíga wọ̀nyí yóò dín àìní fún àwọn Répéers tí ó gbowólórí kù, tí a fi sínú gbogbo 80km (50 máìlì) ní ìlà ìbánisọ̀rọ̀, èyí tí yóò tún mú àwọn ìlù lésà tí kò lágbára tó bí wọ́n ṣe ń rìnrìn àjò nípasẹ̀ okùn (Repeaters).
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: Oṣù Kẹfà-15-2023