Nanoaser - це своєрідний мікро- та нано -пристрій, який виготовлений з наноматеріалів, таких як нанопровід як резонатор і може випромінювати лазер під фотозаксицією або електричним збудженням. Розмір цього лазера часто становить лише сотні мікрон або навіть десятки мікрон, а діаметр до порядок нанометра, що є важливою частиною майбутнього дисплея тонкої плівки, інтегрованої оптики та інших полів.
Класифікація нанолазира:
1. Нановіїний лазер
У 2001 році дослідники Каліфорнійського університету, Берклі, у Сполучених Штатах, створили найменший у світі лазер-нанолазири-на нанооптичному дроті лише на тисячну частину довжини людського волосся. Цей лазер не тільки випромінює ультрафіолетові лазери, але також може бути налаштований на випромінювання лазерів, починаючи від синього до глибокого ультрафіолету. Дослідники використовували стандартну методику під назвою орієнтована епіфітація для створення лазера з чистих кристалів оксиду цинку. Вони спочатку «культивовані» нанопроводи, тобто утворені на золотому шарі з діаметром від 20 нм до 150 нм і довжиною 10 000 нм чистих проводів оксиду цинку. Потім, коли дослідники активізували чисті кристали оксиду цинку в нанопроводах з іншим лазером під парницею, чисті кристали оксиду цинку випромінювали лазер з довжиною хвилі лише 17 нм. Такі нанолазири можуть зрештою бути використані для ідентифікації хімічних речовин та поліпшення ємності зберігання інформації комп'ютерних дисків та фотонічних комп'ютерів.
2. Ультрафіолетовий нанолазер
Після появи мікро-лазерів, лазери мікро-диска, мікро-лазери та лазери квантової лавин, хімік Ян Пейдонг та його колеги в Каліфорнійському університеті, Берклі, зробили нанолазири кімнатної температури. Цей нанолазник оксиду цинку може випромінювати лазер з шириною лінійки менше 0,3 нм та довжиною хвилі 385 нм під світлим збудженням, яке вважається найменшим лазером у світі та одним з перших практичних пристроїв, виготовлених за допомогою нанотехнології. На початковому етапі розвитку дослідники передбачили, що цей нанолазер ZnO легко виготовляти, високу яскравість, невеликий розмір, а продуктивність дорівнює або навіть кращим, ніж GAN Blue Lasers. Через здатність робити масиви високої щільності нанопровідних масивів, нанолазири ZnO можуть вводити багато додатків, які неможливі з сьогоднішніми пристроями GAAS. Для того, щоб виростити такі лазери, нанопровід ZnO синтезується методом транспорту газу, який каталізує ріст епітаксіальних кристалів. Спочатку підкладка сапфіру покрита шаром із золотою плівкою товщиною 1 нм ~ 3,5 нм, а потім кладуть на човен з глинозему, матеріал і підкладку нагріваються до 880 ° C ~ 905 ° C в потік аміаку для отримання пари Zn, а потім пара Zn перевозиться на субстрат. Нанопроводи 2 мм ~ 10 мкм з шестикутною площею поперечного перерізу генерувались у процесі росту 2 хв ~ 10 хв. Дослідники виявили, що нанопровід ZnO утворює природну лазерну порожнину діаметром від 20 нм до 150 нм, а більшість (95%) його діаметра - 70 нм до 100 нм. Для вивчення стимульованого випромінювання нанопроводів дослідники оптично перекачували зразок у теплиці з четвертим гармонічним виходом лазера Nd: YAG (довжина хвилі 266 нм, ширина імпульсу 3NS). Під час еволюції спектру випромінювання світло проводиться зі збільшенням потужності насоса. Коли лазування перевищує поріг нановіру ZnO (близько 40 кВт/см), найвища точка з’явиться в спектрі викидів. Ширина лінії цих найвищих точок менше 0,3 нм, що на 1/50 менше, ніж ширина лінії від вершини випромінювання нижче порогу. Ці вузькі ширини ліній та швидке збільшення інтенсивності викидів змусили дослідників зробити висновок, що стимульоване випромінювання справді відбувається в цих нанопроводах. Тому цей нанопровідний масив може виступати природним резонатором і, таким чином, стати ідеальним джерелом мікро -лазера. Дослідники вважають, що цей нанолазер короткої хвилі може бути використаний у сферах оптичних обчислень, зберігання інформації та наноаналізатора.
3. Квантові добре лазери
До та після 2010 року ширина лінії протрави на напівпровідникові мікросхеми досягне 100 нм або менше, і в ланцюзі буде лише кілька електронів, а збільшення та зменшення електрона матимуть великий вплив на роботу ланцюга. Для вирішення цієї проблеми народилися квантові свердловини. У квантовій механіці потенційне поле, яке обмежує рух електронів і квантує їх, називається квантовою свердловиною. Це квантове обмеження використовується для формування квантових рівнів енергії в активному шарі напівпровідникового лазера, так що електронний перехід між рівнями енергії домінує над збудженим випромінюванням лазера, що є квантовим лазером свердловини. Існує два типи квантових свердловин: квантових лінійних лазерів та квантових крапкових лазерів.
① Лазер квантової лінії
Вчені розробили лазери квантового дроту, які в 1000 разів потужніші, ніж традиційні лазери, роблячи великий крок до створення більш швидких комп'ютерів та комунікаційних пристроїв. Лазер, який може збільшити швидкість аудіо, відео, Інтернет та інші форми спілкування через волоконно-оптичні мережі, був розроблений вченими Єльського університету, Lucent Technologies Bell Labs в Нью-Джерсі та Інституту фізики Макса Планка в Дрездені, Німеччина. Ці лазери з більш високою потужністю зменшили б потребу в дорогих ретрансляторах, які встановлюються кожні 80 км (50 миль) по лінії зв'язку, знову виробляючи лазерні імпульси, які є менш інтенсивними, коли вони проходять через волокно (ретранслятори).
Час посади: 15-2023 червня