Нанолазера - это своего рода микро и нано -устройство, которое изготовлено из наноматериалов, таких как нанопроволока в качестве резонатора, и может излучать лазер под фотоэлекцинированием или электрическим возбуждением. Размер этого лазера часто составляет всего сотни микрон или даже десятки микрон, а диаметр находится на нанометровом порядке, который является важной частью будущей тонкой пленки, интегрированной оптики и других полей.
Классификация нанолазера:
1. Нанопроволочный лазер
В 2001 году исследователи из Калифорнийского университета в Беркли в Соединенных Штатах создали самый маленький лазер в мире-нанолазеры-на Nanooptic Wire только на один тысяч длины человеческих волос. Этот лазер не только излучает ультрафиолетовые лазеры, но также может быть настроен на излучение лазеров от синего до глубокого ультрафиолета. Исследователи использовали стандартную методику, называемую ориентированной эпифитацией, чтобы создать лазер из кристаллов из чистого цинка. Сначала они «культивируют» нанопроволки, то есть образуются на золотом слое с диаметром 20 нм до 150 нм и длиной 10 000 нм чистого оксида цинка. Затем, когда исследователи активировали кристаллы оксида чистого цинка в нанопроволоках с другим лазером под теплицей, кристаллы оксида чистого цинка испускали лазер с длиной волны только 17 нм. Такие нанолазки в конечном итоге могут быть использованы для выявления химических веществ и улучшения емкости для хранения информации компьютерных дисков и фотонных компьютеров.
2. Ультрафиолетовый нанолазер
После появления микро-лазеров, лазеров из микродисков, лазеров микроорганизации и квантовых лазеров лавины, химик Ян Пейдонг и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли, сделали нанолазеры комнатной температуры. Этот нанолазер из оксида цинка может излучать лазер с шириной линии менее 0,3 нм и длиной волны 385 нм при легком возбуждении, который считается самым маленьким лазером в мире и одним из первых практических устройств, изготовленных с использованием нанотехнологий. На начальном этапе разработки исследователи предсказали, что этот нанолазер ZnO легко изготавливать, высокая яркость, небольшой размер, а производительность равна или даже лучше, чем голубые лазеры Gan. Из-за способности делать массивы нанопроволоков высокой плотности, нанолазеры ZnO могут вводить многие приложения, которые невозможно с современными устройствами GAAS. Чтобы выращивать такие лазеры, ZNO нанопроволока синтезируется методом транспортировки газа, который катализирует эпитаксиальный рост кристаллов. Во -первых, сапфировый субстрат покрыт слоем золотой пленки толщиной 1 нм ~ 3,5 нм, а затем помещают его на лодку с оксидом глинозема, материал и подложку нагреваются до 880 ° C ~ 905 ° C в потоке аммиака для производства пара Zn, а затем Zn -пара перевозится в субстрат. Нанопроволок 2 мкм ~ 10 мкм с гексагональной площадью поперечного сечения генерировали в процессе роста 2 ~ 10 минут. Исследователи обнаружили, что нанопроволока Zno образует естественную лазерную полость диаметром от 20 нм до 150 нм, а большинство (95%) его диаметра составляет от 70 нм до 100 нм. Для изучения стимулировали излучение нанопроволоков, исследователи оптически накачали образец в теплице с четвертым гармоническим выходом и лазером YAG (длиной волны 266 нм, шириной импульса 3S). Во время эволюции спектра излучения свет ослаблен с увеличением мощности насоса. Когда нажатие превышает порог Zno Nanovire (около 40 кВт/см), самая высокая точка будет отображаться в спектре излучения. Ширина линии этих самых высоких точек составляет менее 0,3 Нм, что на 1/50 меньше ширины линии от вершины излучения ниже порога. Эти узкие ширины линии и быстрое увеличение интенсивности излучения заставили исследователей к выводу, что стимулированное излучение действительно происходит в этих нанопроволоках. Следовательно, этот массив нанопроволок может действовать как естественный резонатор и, таким образом, стать идеальным источником микро -лазера. Исследователи считают, что этот коротковолновый нанолазер может использоваться в областях оптических вычислений, хранения информации и наноанализера.
3. Квантовые лазеры
До и после 2010 года ширина линии, выгравированная на чипе полупроводника, достигнет 100 нм или менее, и в цепи будет только несколько электронов, а увеличение и уменьшение электрона окажут большое влияние на работу цепи. Чтобы решить эту проблему, родились квантовые лазеры. В квантовой механике потенциальное поле, которое ограничивает движение электронов и определяет их, называется квантовой скважиной. Это квантовое ограничение используется для формирования уровней квантовой энергии в активном слое полупроводникового лазера, так что электронный переход между уровнями энергии доминирует в возбужденном излучении лазера, который является лазером квантовой скважины. Существует два типа лазеров квантовой скважины: квантовые линии лазеры и квантовые точки.
① Квантовая линейная лазер
Ученые разработали квантовые проволочные лазеры, которые в 1000 раз более мощнее, чем традиционные лазеры, делая большой шаг к созданию более быстрых компьютеров и коммуникационных устройств. Лазер, который может увеличить скорость аудио, видео, интернета и других форм общения в волоконно-оптических сетях, был разработан учеными в Йельском университете, Lucent Technologies Bell Labs в Нью-Джерси и Институтом физики Макса Планка в Дрездене, Германия. Эти лазеры с более высокой мощью уменьшат потребность в дорогих ретрансляторах, которые устанавливаются каждые 80 км (50 миль) вдоль линии связи, снова производя лазерные импульсы, которые менее интенсивны, когда они проходят через волокно (повторяемые).
Пост времени: 15-2023