Nanolaser er eins konar ör- og nanótæki sem er gert úr nanóefnum eins og nanóvír sem resonator og getur gefið frá sér leysir undir ljósörvun eða raförvun. Stærð þessa leysis er oft aðeins hundruð míkrona eða jafnvel tugir míkrona og þvermálið er allt að nanómetra röð, sem er mikilvægur hluti af framtíðar þunnfilmuskjánum, samþættum ljósfræði og öðrum sviðum.
Flokkun nanólaser:
1. Nanowire leysir
Árið 2001, bjuggu vísindamenn við háskólann í Kaliforníu í Berkeley í Bandaríkjunum til minnsta leysir heimsins – nanólasera – á nanósjónavír aðeins einn þúsundasta af lengd mannshárs. Þessi leysir gefur ekki aðeins frá sér útfjólubláa leysigeisla heldur er einnig hægt að stilla hann til að gefa frá sér leysigeisla allt frá bláum til djúpum útfjólubláum. Rannsakendur notuðu staðlaða tækni sem kallast oriented epiphytation til að búa til leysirinn úr hreinum sinkoxíðkristöllum. Þeir „ræktuðu“ fyrst nanóvíra, það er að segja myndaðir á gulllagi með þvermál 20nm til 150nm og lengd 10.000 nm hreina sinkoxíðvíra. Síðan, þegar vísindamennirnir virkjaðu hreina sinkoxíðkristalla í nanóvírunum með öðrum leysir undir gróðurhúsinu, sendu hreinu sinkoxíðkristallarnir frá sér leysi með bylgjulengd aðeins 17nm. Slíkir nanólasarar gætu á endanum verið notaðir til að bera kennsl á efni og bæta upplýsingageymslugetu tölvudiska og ljóseindatölva.
2. Útfjólubláur nanólaser
Eftir tilkomu ör-leysis, ör-diska leysir, ör-hring leysir, og skammtafjölda snjóflóð leysir, efnafræðingur Yang Peidong og samstarfsmenn hans við háskólann í Kaliforníu, Berkeley, gerðu stofuhita nanólasera. Þessi sinkoxíð nanólaser getur gefið frá sér leysir með línubreidd minni en 0,3nm og bylgjulengd 385nm við ljósörvun, sem er talinn vera minnsti leysirinn í heiminum og eitt af fyrstu hagnýtu tækjunum sem framleidd eru með nanótækni. Á upphafsstigi þróunar spáðu vísindamennirnir því að þetta ZnO nanólaser væri auðvelt að framleiða, mikil birta, lítil stærð og afköst eru jöfn eða jafnvel betri en GaN blár leysir. Vegna getu til að búa til háþéttni nanóvíra fylki, geta ZnO nanolasers farið inn í mörg forrit sem eru ekki möguleg með GaAs tækjum í dag. Til að rækta slíka leysira er ZnO nanóvír framleiddur með gasflutningsaðferð sem hvetur epitaxial kristalvöxt. Í fyrsta lagi er safír undirlagið húðað með lagi af 1 nm ~ 3,5 nm þykkri gullfilmu og síðan sett á súrálbát, efnið og undirlagið er hitað í 880 ° C ~ 905 ° C í ammoníakflæðinu til að framleiða Zn gufa, og síðan er Zn gufan flutt í undirlagið. Nanóvírar af 2μm ~ 10μm með sexhyrndum þversniðsflatarmáli voru myndaðir í vaxtarferlinu 2mín ~ 10mín. Rannsakendur komust að því að ZnO nanóvír myndar náttúrulegt leysihola með þvermál 20nm til 150nm, og mest (95%) þvermál hans er 70nm til 100nm. Til að rannsaka örvaða losun nanóvíra dældu rannsakendur sýninu í gróðurhús með fjórða harmoniku útgangi Nd:YAG leysis (266nm bylgjulengd, 3ns púlsbreidd). Meðan á þróun losunarrófsins stendur er ljósið lamað með aukningu dæluaflsins. Þegar leysirinn fer yfir þröskuld ZnO nanóvíra (um 40kW/cm), mun hæsti punkturinn birtast í losunarrófinu. Línubreidd þessara hæstu punkta er minni en 0,3nm, sem er meira en 1/50 minna en línubreiddin frá útblásturspunktinum undir þröskuldinum. Þessar þröngu línubreiddir og hröð aukning á losunarstyrk leiddu til þess að vísindamenn komust að þeirri niðurstöðu að örvuð losun eigi sér stað í þessum nanóvírum. Þess vegna getur þetta nanóvíra fylki virkað sem náttúrulegur resonator og þannig orðið tilvalin ör leysigjafi. Rannsakendur telja að hægt sé að nota þennan stuttbylgjulengd nanólaser á sviði sjóntölvu, upplýsingageymslu og nanógreiningartækis.
3. Skammtabrunn leysir
Fyrir og eftir 2010 mun línubreiddin sem er ætuð á hálfleiðaraflísnum ná 100nm eða minna, og það verða aðeins nokkrar rafeindir á hreyfingu í hringrásinni og aukning og minnkun rafeinda mun hafa mikil áhrif á virkni rafeindarinnar. hringrás. Til að leysa þetta vandamál fæddust skammtabrunnsleysir. Í skammtafræði er hugsanlegt svið sem takmarkar hreyfingu rafeinda og magngreinir þær kallað skammtabrunnur. Þessi skammtaþvingun er notuð til að mynda skammtaorkustig í virka lagi hálfleiðara leysisins, þannig að rafræn umskipti milli orkustiganna ráða yfir spenntri geislun leysisins, sem er skammtabrunnsleysir. Það eru tvær gerðir skammtabrunnsleysis: skammtalínuleysis og skammtapunktaleysis.
① Skammtalínuleysir
Vísindamenn hafa þróað skammtavíra leysigeisla sem eru 1.000 sinnum öflugri en hefðbundnir leysir og taka stórt skref í átt að því að búa til hraðari tölvur og samskiptatæki. Lasarinn, sem getur aukið hraða hljóðs, myndbands, internets og annarra samskipta um ljósleiðarakerfi, var þróaður af vísindamönnum við Yale háskóla, Lucent Technologies Bell LABS í New Jersey og Max Planck Institute for Physics í Dresden, Þýskalandi. Þessir aflmeiri leysir myndu draga úr þörfinni fyrir dýra endurtekninga, sem eru settir upp á 80 km fresti (50 mílur) meðfram samskiptalínunni, og aftur framleiða leysir púls sem eru minna ákafur þegar þeir ferðast í gegnum trefjar (Repeaters).
Pósttími: 15-jún-2023