Nanolaser jẹ iru ẹrọ micro ati nano eyiti o jẹ ti awọn ohun elo nanomaterials gẹgẹbi nanowire bi resonator ati pe o le tu ina lesa labẹ fọtoyiyi tabi imoriya itanna.Iwọn lesa yii nigbagbogbo jẹ awọn ọgọọgọrun ti microns tabi paapaa awọn mewa ti microns, ati iwọn ila opin wa titi di aṣẹ nanometer, eyiti o jẹ apakan pataki ti ifihan fiimu tinrin iwaju, awọn opiti ese ati awọn aaye miiran.
Pipin ti nanolaser:
1. Nanowire lesa
Ni ọdun 2001, awọn oniwadi ni Yunifasiti ti California, Berkeley, ni Orilẹ Amẹrika, ṣẹda lesa ti o kere julọ ni agbaye - nanolasers - lori okun nanooptic nikan ni ida kan ninu awọn ipari ti irun eniyan.Lesa yii kii ṣe awọn ina lesa ultraviolet nikan, ṣugbọn tun le ṣe aifwy lati gbe awọn lasers ti o wa lati buluu si ultraviolet jin.Awọn oniwadi lo ilana boṣewa ti a pe ni epiphytation Oorun lati ṣẹda lesa lati awọn kirisita oxide zinc mimọ.Wọn kọkọ “ṣe aṣa” nanowires, iyẹn ni, ti a ṣẹda lori ipele goolu kan pẹlu iwọn ila opin ti 20nm si 150nm ati ipari ti 10,000 nm awọn okun onirin zinc oxide mimọ.Lẹhinna, nigbati awọn oniwadi mu awọn kirisita oxide zinc mimọ ṣiṣẹ ninu awọn nanowires pẹlu ina lesa miiran labẹ eefin, awọn kirisita oxide zinc funfun ti tu ina lesa pẹlu igbi ti 17nm nikan.Iru nanolasers le ṣee lo nikẹhin lati ṣe idanimọ awọn kemikali ati mu agbara ibi ipamọ alaye ti awọn disiki kọnputa ati awọn kọnputa photonic dara si.
2. Ultraviolet nanolaser
Ni atẹle wiwa ti micro-lesa, awọn lasers micro-disk, lasers micro-ring, ati awọn lasers avalanche quantum, chemist Yang Peidong ati awọn ẹlẹgbẹ rẹ ni University of California, Berkeley, ṣe awọn nanolasers otutu otutu yara.Nanolaser oxide zinc yii le ṣejade laser kan pẹlu iwọn ila-ila ti o kere ju 0.3nm ati iwọn gigun ti 385nm labẹ isunmi ina, eyiti a gba pe o jẹ lesa ti o kere julọ ni agbaye ati ọkan ninu awọn ohun elo adaṣe akọkọ ti a ṣelọpọ nipa lilo nanotechnology.Ni ipele ibẹrẹ ti idagbasoke, awọn oniwadi ṣe asọtẹlẹ pe ZnO nanolaser yii rọrun lati ṣelọpọ, imọlẹ giga, iwọn kekere, ati pe iṣẹ naa jẹ deede tabi paapaa dara julọ ju awọn lasers buluu GaN.Nitori agbara lati ṣe awọn ohun elo nanowire iwuwo giga, ZnO nanolasers le tẹ ọpọlọpọ awọn ohun elo ti ko ṣee ṣe pẹlu awọn ẹrọ GaAs oni.Lati le dagba iru awọn ina lesa, ZnO nanowire jẹ iṣelọpọ nipasẹ ọna gbigbe gaasi eyiti o ṣe itọsi idagba epitaxial gara.Ni akọkọ, sobusitireti oniyebiye jẹ ti a bo pẹlu Layer ti 1 nm ~ 3.5nm fiimu goolu ti o nipọn, ati lẹhinna fi sii lori ọkọ oju-omi alumina, ohun elo ati sobusitireti ti gbona si 880 ° C ~ 905 ° C ni ṣiṣan amonia lati gbejade Zn nya, ati ki o si Zn nya si ti wa ni gbigbe si awọn sobusitireti.Nanowires ti 2μm ~ 10μm pẹlu agbegbe-agbelebu hexagonal ti ipilẹṣẹ ni ilana idagbasoke ti 2min ~ 10min.Awọn oniwadi naa rii pe ZnO nanowire ṣe fọọmu iho laser adayeba pẹlu iwọn ila opin kan ti 20nm si 150nm, ati pupọ julọ (95%) ti iwọn ila opin rẹ jẹ 70nm si 100nm.Lati ṣe iwadi itujade itusilẹ ti awọn nanowires, awọn oniwadi ni oju ti fa fifa soke ayẹwo ni eefin kan pẹlu iṣelọpọ irẹpọ kẹrin ti laser Nd:YAG (iwọn gigun 266nm, iwọn pulse 3ns).Lakoko itankalẹ ti iwoye itujade, ina ti wa ni rọ pẹlu ilosoke ti agbara fifa.Nigba ti o ti lasing koja ala ZnO nanowire (nipa 40kW / cm), awọn ga ojuami yoo han ni itujade julọ.Oniranran.Iwọn laini ti awọn aaye ti o ga julọ kere ju 0.3nm, eyiti o jẹ diẹ sii ju 1/50 kere ju iwọn laini lati fatesi itujade ni isalẹ iloro.Awọn iwọn laini dín wọnyi ati awọn ilosoke iyara ni kikankikan itujade yorisi awọn oniwadi lati pinnu pe itujade ti o ni itusilẹ waye nitootọ ni awọn nanowires wọnyi.Nitorinaa, orun nanowire yii le ṣe bi resonator adayeba ati nitorinaa di orisun ina lesa ti o bojumu.Awọn oniwadi gbagbọ pe nanolaser kukuru-weful gigun le ṣee lo ni awọn aaye ti iširo opiti, ipamọ alaye ati nanoanalyzer.
3. Kuatomu daradara lesa
Ṣaaju ati lẹhin ọdun 2010, iwọn ila ti etched lori chirún semikondokito yoo de 100nm tabi kere si, ati pe awọn elekitironi diẹ yoo wa ninu iyika, ati ilosoke ati idinku ti elekitironi yoo ni ipa nla lori iṣẹ ti ẹrọ iyika.Lati yanju iṣoro yii, a bi awọn lasers daradara kuatomu.Ni awọn ẹrọ mekaniki kuatomu, aaye ti o pọju ti o ṣe idiwọ iṣipopada awọn elekitironi ti o si ṣe iwọn wọn ni a pe ni kuatomu kanga.Idiwọn kuatomu yii ni a lo lati ṣe awọn ipele agbara kuatomu ni ipele ti nṣiṣe lọwọ ti lesa semikondokito, ki iyipada itanna laarin awọn ipele agbara jẹ gaba lori itọsi itara ti lesa, eyiti o jẹ kuatomu daradara lesa.Awọn oriṣi meji ti kuatomu daradara lesa: awọn laini laini kuatomu ati awọn lasers dot kuatomu.
① Laini laini kuatomu
Awọn onimo ijinlẹ sayensi ti ṣe agbekalẹ awọn laser okun waya kuatomu ti o ni agbara ni awọn akoko 1,000 diẹ sii ju awọn laser ibile lọ, ni gbigbe igbesẹ nla kan si ṣiṣẹda awọn kọnputa yiyara ati awọn ẹrọ ibaraẹnisọrọ.Lesa, eyiti o le mu iyara ohun, fidio, Intanẹẹti ati awọn ọna ibaraẹnisọrọ miiran pọ si lori awọn nẹtiwọọki fiber optic, ni idagbasoke nipasẹ awọn onimọ-jinlẹ ni Ile-ẹkọ giga Yale, Lucent Technologies Bell LABS ni New Jersey ati Max Planck Institute for Physics in Dresden, Jẹmánì.Awọn lasers agbara ti o ga julọ yoo dinku iwulo fun Awọn atunṣe ti o gbowolori, eyiti a fi sori ẹrọ ni gbogbo 80km (50 miles) lẹgbẹẹ laini ibaraẹnisọrọ, tun n ṣe awọn pulses laser ti o kere ju bi wọn ti n rin irin-ajo nipasẹ okun (Repeaters).
Akoko ifiweranṣẹ: Jun-15-2023