Nanolazer - rezonator sifatida nanosim kabi nanomateriallardan tayyorlangan mikro va nano qurilmaning bir turi bo'lib, fotoqo'zg'alish yoki elektr qo'zg'alishi ostida lazer chiqarishi mumkin.Ushbu lazerning o'lchami ko'pincha faqat yuzlab mikron yoki hatto o'nlab mikronni tashkil qiladi va diametri nanometr tartibiga qadar bo'lib, kelajakdagi nozik kino displey, integratsiya optikasi va boshqa sohalarning muhim qismidir.
Nanolazerlarning tasnifi:
1. Nano simli lazer
2001 yilda AQShning Kaliforniya universiteti tadqiqotchilari inson sochi uzunligining atigi mingdan bir qismidagi nanooptik simda dunyodagi eng kichik lazer - nanolazerlarni yaratdilar.Ushbu lazer nafaqat ultrabinafsha lazerlarni chiqaradi, balki ko'kdan chuqur ultrabinafshagacha bo'lgan lazerlarni chiqarish uchun ham sozlanishi mumkin.Tadqiqotchilar sof sink oksidi kristallaridan lazer yaratish uchun yo'naltirilgan epifitatsiya deb nomlangan standart texnikadan foydalanganlar.Ular birinchi navbatda nanosimlarni, ya'ni diametri 20 nm dan 150 nm gacha va uzunligi 10 000 nm sof sink oksidi simlari bo'lgan oltin qatlamda hosil bo'lgan nanosimlarni "kulturdilar".Keyinchalik, tadqiqotchilar issiqxona ostidagi boshqa lazer bilan nanosimlardagi sof sink oksidi kristallarini faollashtirganda, sof sink oksidi kristallari atigi 17nm to'lqin uzunligi bo'lgan lazerni chiqardi.Bunday nanolazerlar oxir-oqibat kimyoviy moddalarni aniqlash va kompyuter disklari va fotonik kompyuterlarning axborot saqlash imkoniyatlarini yaxshilash uchun ishlatilishi mumkin.
2. Ultraviyole nanolazer
Mikro-lazerlar, mikro-disk lazerlari, mikro-halqa lazerlari va kvant ko'chki lazerlari paydo bo'lgandan so'ng, kimyogar Yang Peidong va uning Berklidagi Kaliforniya universitetidagi hamkasblari xona haroratidagi nanolazerlarni yasadilar.Ushbu rux oksidi nanolazeri yorug'lik qo'zg'alishi ostida chiziq kengligi 0,3 nm dan kam va to'lqin uzunligi 385 nm bo'lgan lazerni chiqarishi mumkin, bu dunyodagi eng kichik lazer va nanotexnologiya yordamida ishlab chiqarilgan birinchi amaliy qurilmalardan biri hisoblanadi.Rivojlanishning dastlabki bosqichida tadqiqotchilar ushbu ZnO nanolaserini ishlab chiqarish oson, yuqori yorqinligi, kichik o'lchamlari va ishlashi GaN ko'k lazerlariga teng yoki undan ham yaxshiroq ekanligini taxmin qilishdi.Yuqori zichlikdagi nanosimli massivlarni yaratish qobiliyati tufayli ZnO nanolazerlari bugungi GaAs qurilmalari bilan mumkin bo'lmagan ko'plab ilovalarga kirishi mumkin.Bunday lazerlarni etishtirish uchun ZnO nanosimlari epitaksial kristallarning o'sishini katalizlovchi gaz tashish usuli bilan sintezlanadi.Birinchidan, safir substrat 1 nm ~ 3,5 nm qalinlikdagi oltin plyonka qatlami bilan qoplangan va keyin uni alumina qayig'iga qo'ying, material va substrat ishlab chiqarish uchun ammiak oqimida 880 ° C ~ 905 ° C gacha qizdiriladi. Zn bug'i, so'ngra Zn bug'i substratga o'tkaziladi.Olti burchakli tasavvurlar maydoni bilan 2 mm ~ 10 mkm nanosimlar 2 min ~ 10 daqiqa o'sish jarayonida hosil bo'ldi.Tadqiqotchilar ZnO nanosimlari diametri 20 nm dan 150 nm gacha bo'lgan tabiiy lazer bo'shlig'ini hosil qilishini va uning diametrining ko'p qismi (95 nm) 70 nm dan 100 nm gacha ekanligini aniqladilar.Nano simlarning rag'batlantirilgan emissiyasini o'rganish uchun tadqiqotchilar Nd: YAG lazerining to'rtinchi garmonik chiqishi (266 nm to'lqin uzunligi, 3 ns puls kengligi) bilan issiqxonada namunani optik ravishda pompaladilar.Emissiya spektrining evolyutsiyasi jarayonida yorug'lik nasos quvvatining oshishi bilan yonadi.Lasing ZnO nanosimlari chegarasidan oshib ketganda (taxminan 40kVt/sm), emissiya spektrida eng yuqori nuqta paydo bo'ladi.Ushbu eng yuqori nuqtalarning chiziq kengligi 0,3 nm dan kam, bu chegara ostidagi emissiya cho'qqisidan chiziq kengligidan 1/50 dan ortiqroqdir.Ushbu tor chiziq kengligi va emissiya intensivligining tez o'sishi tadqiqotchilarni rag'batlantirilgan emissiya haqiqatan ham ushbu nanosimlarda sodir bo'ladi degan xulosaga keldi.Shu sababli, bu nanosimli massiv tabiiy rezonator sifatida harakat qilishi va shu bilan ideal mikro lazer manbasiga aylanishi mumkin.Tadqiqotchilarning fikricha, bu qisqa to‘lqinli nanolazerdan optik hisoblash, axborotni saqlash va nanoanalizator sohalarida foydalanish mumkin.
3. Kvant quduqlari lazerlari
2010 yildan oldin va keyin yarimo'tkazgich chipida chizilgan chiziq kengligi 100 nm yoki undan kam bo'ladi va kontaktlarning zanglashiga olib keladigan elektronlar soni bir nechta bo'ladi va elektronning ko'payishi va kamayishi elektronning ishlashiga katta ta'sir qiladi. sxema.Ushbu muammoni hal qilish uchun kvant quduqlari lazerlari paydo bo'ldi.Kvant mexanikasida elektronlar harakatini cheklovchi va ularni kvantlashtiruvchi potentsial maydon kvant qudug'i deyiladi.Ushbu kvant cheklovi yarimo'tkazgichli lazerning faol qatlamida kvant energiya darajalarini shakllantirish uchun ishlatiladi, shuning uchun energiya darajalari orasidagi elektron o'tish lazerning qo'zg'atilgan nurlanishida ustunlik qiladi, bu kvant quduq lazeridir.Kvant quduqli lazerlarning ikki turi mavjud: kvant chiziqli lazerlar va kvant nuqta lazerlari.
① Kvant chiziqli lazer
Olimlar an'anaviy lazerlarga qaraganda 1000 marta kuchliroq kvant simli lazerlarni ishlab chiqdilar va tezroq kompyuterlar va aloqa qurilmalarini yaratish yo'lida katta qadam tashladilar.Optik tolali tarmoqlar orqali audio, video, internet va boshqa aloqa shakllari tezligini oshira oladigan lazer Yel universiteti, Nyu-Jersidagi Lucent Technologies Bell LABS va Drezdendagi Maks Plank fizika instituti olimlari tomonidan ishlab chiqilgan. Germaniya.Ushbu yuqori quvvatli lazerlar aloqa liniyasi bo'ylab har 80 km (50 milya) masofada o'rnatiladigan qimmatbaho Repeatatorlarga bo'lgan ehtiyojni kamaytiradi va yana tola bo'ylab harakatlanayotganda kamroq intensiv lazer impulslarini ishlab chiqaradi (Repeatatorlar).
Yuborilgan vaqt: 2023 yil 15-iyun