Nanolaser és una mena de dispositiu micro i nano que està format per nanomaterials com Nanowire com a ressonador i pot emetre làser sota fotoexcitació o excitació elèctrica. La mida d’aquest làser és sovint només centenars de micres o fins i tot desenes de micres, i el diàmetre és a l’ordre del nanòmetre, que és una part important de la futura pantalla de pel·lícules primes, òptiques integrades i altres camps.
Classificació de Nanolaser:
1. Nanowire làser
El 2001, els investigadors de la Universitat de Califòrnia, Berkeley, als Estats Units, van crear el làser més petit del món (nanolaixers) al fil nanoòptic només una mil·lèsima de la longitud d’un cabell humà. Aquest làser no només emet làsers ultraviolats, sinó que també es pot ajustar a emetre làsers que van des del blau fins a la ultraviolada profunda. Els investigadors van utilitzar una tècnica estàndard anomenada epifitació orientada per crear el làser a partir de cristalls d'òxid de zinc pur. Primer nanowires "cultivades", és a dir, formades en una capa d'or amb un diàmetre de 20nm a 150nm i una longitud de cables d'òxid de zinc pur de 10.000 nm. Aleshores, quan els investigadors van activar els cristalls d’òxid de zinc pur als nanowires amb un altre làser sota l’hivernacle, els cristalls d’òxid de zinc pur van emetre un làser amb una longitud d’ona de només 17nm. Aquests nanolasers es podrien utilitzar per identificar productes químics i millorar la capacitat d'emmagatzematge d'informació dels discos informàtics i els ordinadors fotònics.
2. Nanolaser ultraviolada
Després de l’arribada de micro-làsers, làsers de micro-disc, làsers de micro-anells i làsers d’allaus quàntics, el químic Yang Peidong i els seus col·legues a la Universitat de Califòrnia, Berkeley, van fer nanolasers de temperatura ambient. Aquest nanolaser d’òxid de zinc pot emetre un làser amb una amplada de línia inferior a 0,3nm i una longitud d’ona de 385nm sota excitació lleugera, que es considera el làser més petit del món i un dels primers dispositius pràctics fabricats amb nanotecnologia. En la fase inicial del desenvolupament, els investigadors van predir que aquest nanolaser ZnO és fàcil de fabricar, una gran brillantor, mida petita i el rendiment és igual o fins i tot millor que els làsers blaus de Gan. A causa de la capacitat de fabricar matrius de nanowire d'alta densitat, els nanolasers ZnO poden introduir moltes aplicacions que no siguin possibles amb els dispositius GAAS actuals. Per tal de fer créixer aquests làsers, Zno Nanowire es sintetitza mitjançant el mètode de transport de gas que catalitza el creixement de cristalls epitaxials. Primer, el substrat de safir està recobert amb una capa d’or de 1 nm ~ 3,5nm de gruix i, després, poseu -la en un vaixell d’alúmina, el material i el substrat s’escalfen a 880 ° C ~ 905 ° C en el flux d’amoníac per produir vapor Zn i, a continuació, el vapor Zn es transporta al substrat. Es van generar nanowires de 2μm ~ 10 μm amb àrea de secció hexagonal en el procés de creixement de 2min ~ 10 min. Els investigadors van trobar que Zno Nanowire forma una cavitat làser natural amb un diàmetre de 20nm a 150nm, i la majoria (95%) del seu diàmetre és de 70nm a 100nm. Per estudiar l’emissió estimulada dels nanofires, els investigadors van bombar òpticament la mostra en un hivernacle amb la quarta sortida harmònica d’un làser ND: YAG (longitud d’ona de 266nm, amplada de pols 3NS). Durant l'evolució de l'espectre d'emissions, la llum es troba amb l'augment de la potència de la bomba. Quan la liquidació supera el llindar de ZnO Nanowire (uns 40kW/cm), el punt més alt apareixerà a l’espectre d’emissions. L’amplada de la línia d’aquests punts més alts és inferior a 0,3nm, que és superior a 1/50 inferior a l’amplada de la línia del vèrtex d’emissió per sota del llindar. Aquests escenaris de línia estrets i els ràpids augments de la intensitat d’emissions van portar als investigadors a concloure que, efectivament, l’emissió estimulada es produeix en aquests nanofires. Per tant, aquesta matriu Nanowire pot actuar com a ressonador natural i es convertirà així en una font de micro làser ideal. Els investigadors creuen que aquest nanolaser de longitud d'ona curta es pot utilitzar en els camps de la informàtica òptica, l'emmagatzematge d'informació i el nanoanalitzador.
3. Lasers de pou quàntic
Abans i després del 2010, l’amplada de la línia gravada al xip semiconductor arribarà a 100nm o menys, i només hi haurà uns quants electrons que es mouen al circuit i l’augment i la disminució d’un electró tindran un gran impacte en el funcionament del circuit. Per solucionar aquest problema, van néixer làsers quàntics. En la mecànica quàntica, un camp potencial que limita el moviment dels electrons i els quantifica s’anomena pou quàntic. Aquesta restricció quàntica s’utilitza per formar nivells d’energia quàntica a la capa activa del làser semiconductor, de manera que la transició electrònica entre els nivells d’energia domina la radiació excitada del làser, que és un làser de pou quàntic. Hi ha dos tipus de làsers de pou quàntic: làsers de línia quàntica i làsers quàntics.
① Làser de línia quàntica
Els científics han desenvolupat làsers quàntics de filferro que són 1.000 vegades més potents que els làsers tradicionals, fent un gran pas cap a la creació d’ordinadors i dispositius de comunicació més ràpids. El làser, que pot augmentar la velocitat d’àudio, vídeo, internet i altres formes de comunicació a través de xarxes de fibra òptica, va ser desenvolupat per científics de la Universitat de Yale, Lucent Technologies Bell Labs a Nova Jersey i l’Institut Max Planck per a la física de Dresden, Alemanya. Aquests làsers de major potència reduirien la necessitat de repetidors costosos, que s’instal·len cada 80 km (50 milles) al llarg de la línia de comunicació, produint de nou polsos làser que són menys intensos a mesura que viatgen per la fibra (repetidors).
Post Horari: 15 de juny-2023