Nanolaser é unha especie de dispositivo micro e nano que está feito de nanomateriais como Nanowire como resonador e pode emitir láser baixo fotoexcitación ou excitación eléctrica. O tamaño deste láser adoita ser só centos de micras ou incluso decenas de micras, e o diámetro está á altura da orde de nanómetro, que é unha parte importante da futura exhibición de películas finas, óptica integrada e outros campos.
Clasificación de Nanolaser:
1. Nanowire Láser
En 2001, investigadores da Universidade de California, Berkeley, nos Estados Unidos, crearon o láser máis pequeno do mundo-nanolasers-no fío nanoópico só unha milésima parte do cabelo humano. Este láser non só emite láseres ultravioleta, senón que tamén se pode axustar para emitir láseres que van dende o azul ata o ultravioleta profundo. Os investigadores empregaron unha técnica estándar chamada epifitación orientada para crear o láser a partir de cristais de óxido de cinc puro. Primeiro nanofires "cultivados", é dicir, formados nunha capa de ouro cun diámetro de 20 nm a 150 nm e unha lonxitude de fíos de óxido de cinc puro de 10.000 nm. Entón, cando os investigadores activaron os cristais de óxido de cinc puro nos nanofires con outro láser baixo o invernadoiro, os cristais puros de óxido de cinc emitían un láser cunha lonxitude de onda de só 17 nm. Tales nanolasers poderían usarse para identificar produtos químicos e mellorar a capacidade de almacenamento de información dos discos informáticos e dos ordenadores fotónicos.
2. Nanolaser ultravioleta
Despois da chegada de micro-láser, láseres de micro-disco, láseres de micro-anel e láseres de avalancha cuántica, o químico Yang Peidong e os seus compañeiros da Universidade de California, Berkeley, fixeron nanolasers a temperatura ambiente. Este nanolaser de óxido de cinc pode emitir un láser cun ancho de liña inferior a 0,3 nm e unha lonxitude de onda de 385 nm baixo excitación lixeira, que se considera o láser máis pequeno do mundo e un dos primeiros dispositivos prácticos fabricados mediante nanotecnoloxía. Na etapa inicial de desenvolvemento, os investigadores prognosticaron que este nanolaser ZnO é fácil de fabricar, alto brillo, pequeno tamaño e o rendemento é igual ou incluso mellor que os láseres azuis Gan. Debido á capacidade de facer matrices de nanowire de alta densidade, os nanolasers ZnO poden introducir moitas aplicacións que non son posibles cos dispositivos GAAS de hoxe. Para cultivar tales láseres, o nanowire ZnO sintetízase mediante o método de transporte de gas que cataliza o crecemento epitaxial de cristal. En primeiro lugar, o substrato de zafiro está revestido cunha capa de película de ouro de 1 nm ~ 3,5 nm de grosor e, a continuación, colócaa nun barco de alúmina, o material e o substrato quéntanse a 880 ° C ~ 905 ° C no fluxo de amoníaco para producir vapor de Zn, e entón o vapor Zn é transportado ao substrato. Xeráronse nanofires de 2μm ~ 10μm con área transversal hexagonal no proceso de crecemento de 2 minutos ~ 10 minutos. Os investigadores descubriron que ZnO Nanowire forma unha cavidade láser natural cun diámetro de 20 nm a 150 nm, e a maioría (95%) do seu diámetro é de 70 nm a 100 nm. Para estudar a emisión estimulada dos nanofires, os investigadores bombearon ópticamente a mostra nun invernadoiro coa cuarta saída armónica dun láser ND: YAG (lonxitude de onda de 266 nm, ancho de pulso 3ns). Durante a evolución do espectro de emisión, a luz está lampada co aumento da potencia da bomba. Cando o láser supera o limiar do nanowire ZnO (aproximadamente 40kW/cm), o punto máis alto aparecerá no espectro de emisión. O ancho da liña destes puntos máis altos é inferior a 0,3 nm, o que é superior a 1/50 inferior ao ancho da liña do vértice de emisión por baixo do limiar. Estes estreitos anchos de liña e rápidos aumentos na intensidade de emisión levaron aos investigadores a concluír que a emisión estimulada ocorre de feito nestes nanofires. Polo tanto, esta matriz de nanowire pode actuar como resonador natural e converterse así nunha fonte de micro láser ideal. Os investigadores cren que este nanolaser de lonxitude de onda curta pode usarse nos campos de informática óptica, almacenamento de información e nanoanalizador.
3. Láseres de pozos cuánticos
Antes e despois de 2010, o ancho da liña gravado no chip de semiconductor chegará a 100 nm ou menos, e só haberá algúns electróns que se moven no circuíto, e o aumento e diminución dun electrón terá un gran impacto no funcionamento do circuíto. Para resolver este problema, naceron láseres de pozos cuánticos. Na mecánica cuántica, un campo potencial que restrinxe o movemento de electróns e os cuantifica chámase pozo cuántico. Esta restrición cuántica úsase para formar niveis de enerxía cuántica na capa activa do láser semiconductor, de xeito que a transición electrónica entre os niveis de enerxía domina a radiación excitada do láser, que é un láser de pozo cuántico. Hai dous tipos de láseres de pozos cuánticos: láseres cuánticos e láseres de puntos cuánticos.
① láser de liña cuántica
Os científicos desenvolveron láseres cuánticos que son 1.000 veces máis poderosos que os láseres tradicionais, dando un gran paso para crear ordenadores e dispositivos de comunicación máis rápidos. O láser, que pode aumentar a velocidade de audio, vídeo, internet e outras formas de comunicación a través de redes de fibra óptica, foi desenvolvido por científicos da Universidade de Yale, Lucent Technologies Bell Labs en Nova Jersey e o Instituto Max Planck para a Física en Dresden, Alemaña. Estes láseres de maior potencia reducirían a necesidade de repetidores caros, que se instalan cada 80 km (50 millas) ao longo da liña de comunicación, producindo de novo pulsos láser menos intensos a medida que viaxan a través da fibra (repetidores).
Tempo de publicación: 15-2023 de xuño