Ang Nanolaser usa ka klase sa micro ug nano device nga hinimo gikan sa mga nanomaterial sama sa nanowire isip resonator ug makapagawas og laser ubos sa photoexcitation o electrical excitation. Ang gidak-on niini nga laser kasagaran gatosan lang ka microns o gani napulo ka microns, ug ang diametro moabot sa han-ay sa nanometer, nga usa ka importante nga bahin sa umaabot nga thin film display, integrated optics ug uban pang mga natad.
Klasipikasyon sa nanolaser:
1. Laser nga nanowire
Niadtong 2001, ang mga tigdukiduki sa University of California, Berkeley, sa Estados Unidos, nakahimo sa pinakagamay nga laser sa kalibutan – mga nanolaser – sa nanooptic wire nga usa lang ka libo sa gitas-on sa buhok sa tawo. Kini nga laser dili lang mopagawas og ultraviolet lasers, apan mahimo usab nga i-tune aron mopagawas og mga laser gikan sa asul hangtod sa lawom nga ultraviolet. Ang mga tigdukiduki migamit og standard nga teknik nga gitawag og oriented epiphytation aron mahimo ang laser gikan sa puro nga zinc oxide crystals. Una nilang gi-"culture" ang mga nanowires, nga mao, giporma sa usa ka gold layer nga adunay diametro nga 20nm hangtod 150nm ug usa ka gitas-on nga 10,000 nm nga puro nga zinc oxide wires. Dayon, sa dihang gi-activate sa mga tigdukiduki ang puro nga zinc oxide crystals sa mga nanowires gamit ang laing laser ilalom sa greenhouse, ang puro nga zinc oxide crystals mopagawas og laser nga adunay wavelength nga 17nm lamang. Ang maong mga nanolaser sa ngadto-ngadto magamit sa pag-ila sa mga kemikal ug pagpauswag sa kapasidad sa pagtipig sa impormasyon sa mga computer disk ug photonic computer.
2. Nanolaser nga ultraviolet
Human sa pag-abot sa mga micro-laser, micro-disk laser, micro-ring laser, ug quantum avalanche laser, ang chemist nga si Yang Peidong ug ang iyang mga kauban sa University of California, Berkeley, naghimo og mga room temperature nanolaser. Kini nga zinc oxide nanolaser makapagawas og laser nga adunay linewidth nga ubos sa 0.3nm ug wavelength nga 385nm ubos sa light excitation, nga giisip nga pinakagamay nga laser sa kalibutan ug usa sa mga unang praktikal nga device nga gihimo gamit ang nanotechnology. Sa inisyal nga yugto sa pag-uswag, gitagna sa mga tigdukiduki nga kini nga ZnO nanolaser dali ra himoon, taas ang kahayag, gamay ang gidak-on, ug ang performance parehas o mas maayo pa kay sa GaN blue lasers. Tungod sa abilidad sa paghimo og high-density nanowire arrays, ang ZnO nanolaser makasulod sa daghang mga aplikasyon nga dili mahimo sa mga GaAs device karon. Aron mapalambo ang ingon nga mga laser, ang ZnO nanowire gi-synthesize pinaagi sa gas transport method nga nag-catalyze sa epitaxial crystal growth. Una, ang sapphire substrate gitabonan og layer sa 1 nm~3.5nm nga gibag-on nga gold film, ug dayon gibutang kini sa usa ka alumina boat, ang materyal ug ang substrate gipainit ngadto sa 880 °C ~905 °C sa ammonia flow aron makahimo og Zn steam, ug dayon ang Zn steam gidala ngadto sa substrate. Ang mga nanowire nga 2μm~10μm nga adunay hexagonal cross-sectional area namugna sa proseso sa pagtubo nga 2min~10min. Nakaplagan sa mga tigdukiduki nga ang ZnO nanowire nagporma og natural nga laser cavity nga adunay diametro nga 20nm hangtod 150nm, ug kadaghanan (95%) sa diametro niini kay 70nm hangtod 100nm. Aron tun-an ang stimulated emission sa mga nanowire, ang mga tigdukiduki optically nga nagbomba sa sample sa usa ka greenhouse nga adunay ikaupat nga harmonic output sa usa ka Nd:YAG laser (266nm wavelength, 3ns pulse width). Atol sa ebolusyon sa emission spectrum, ang kahayag gipalong uban sa pagtaas sa pump power. Kon ang lasing molapas sa threshold sa ZnO nanowire (mga 40kW/cm), ang kinatas-ang punto makita sa emission spectrum. Ang gilapdon sa linya niining kinatas-ang mga punto ubos sa 0.3nm, nga labaw sa 1/50 nga mas gamay kay sa gilapdon sa linya gikan sa emission vertex sa ubos sa threshold. Kining pig-ot nga gilapdon sa linya ug paspas nga pagtaas sa intensity sa emisyon nagdala sa mga tigdukiduki sa paghinapos nga ang stimulated emission tinuod nga mahitabo niining mga nanowire. Busa, kini nga nanowire array mahimong molihok isip natural nga resonator ug busa mahimong usa ka sulundon nga tinubdan sa micro laser. Nagtuo ang mga tigdukiduki nga kini nga mubo nga wavelength nanolaser magamit sa mga natad sa optical computing, pagtipig sa impormasyon ug nanoanalyzer.
3. Mga laser sa quantum well
Sa wala pa ug pagkahuman sa 2010, ang gilapdon sa linya nga gikulit sa semiconductor chip moabot sa 100nm o mas mubo pa, ug adunay pipila ra ka mga electron nga molihok sa sirkito, ug ang pagtaas ug pagkunhod sa usa ka electron adunay dako nga epekto sa operasyon sa sirkito. Aron masulbad kini nga problema, natawo ang mga quantum well laser. Sa quantum mechanics, ang usa ka potensyal nga natad nga nagpugong sa paglihok sa mga electron ug nag-quantize niini gitawag nga quantum well. Kini nga quantum constraint gigamit aron maporma ang mga lebel sa enerhiya sa quantum sa aktibo nga layer sa semiconductor laser, aron ang elektronik nga pagbalhin tali sa mga lebel sa enerhiya modominar sa excited radiation sa laser, nga usa ka quantum well laser. Adunay duha ka klase sa quantum well laser: quantum line laser ug quantum dot laser.
① Laser nga linya sa kwantum
Ang mga siyentista nakaugmad og mga quantum wire laser nga 1,000 ka pilo nga mas gamhanan kay sa tradisyonal nga mga laser, nga naghimo og dakong lakang padulong sa pagmugna og mas paspas nga mga kompyuter ug mga gamit sa komunikasyon. Ang laser, nga makapausbaw sa katulin sa audio, video, Internet ug uban pang mga porma sa komunikasyon pinaagi sa fiber-optic networks, gipalambo sa mga siyentista sa Yale University, Lucent Technologies Bell LABS sa New Jersey ug sa Max Planck Institute for Physics sa Dresden, Germany. Kining mas taas og gahom nga mga laser makapakunhod sa panginahanglan alang sa mahal nga mga Repeater, nga gi-install matag 80km (50 milya) subay sa linya sa komunikasyon, nga nagpatungha pag-usab og mga laser pulse nga dili kaayo kusog samtang kini mobiyahe agi sa fiber (Mga Repeater).
Oras sa pag-post: Hunyo-15-2023