Nanolazer, rezonatör olarak nanotel gibi nanomalzemelerden yapılmış ve fotoekstitasyon veya elektriksel uyarma altında lazer yayabilen bir tür mikro ve nano cihazıdır. Bu lazerin boyutu genellikle sadece yüzlerce mikron, hatta onlarca mikrondur ve çap, gelecekteki ince film ekranının, entegre optiklerin ve diğer alanların önemli bir parçası olan nanometre sırasına kadardır.
Nanolaser sınıflandırması:
1. Nanotel lazeri
2001 yılında, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Berkeley'deki California Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, nanooptik tel üzerinde dünyanın en küçük lazeri-nanolazer-bir insan saçının sadece binde biri oluşturdular. Bu lazer sadece ultraviyole lazerler yaymakla kalmaz, aynı zamanda maviden derin ultraviyole kadar değişen lazerleri yaymak için de ayarlanabilir. Araştırmacılar, saf çinko oksit kristallerinden lazer oluşturmak için yönlendirilmiş epifitasyon adı verilen standart bir teknik kullandılar. İlk olarak nanoteller, yani 20nm ila 150nm çapında ve 10.000 nm saf çinko oksit kabloları uzunluğuna sahip altın bir tabaka üzerinde oluştu. Daha sonra, araştırmacılar nanotellerdeki saf çinko oksit kristallerini seranın altında başka bir lazerle aktive ettiklerinde, saf çinko oksit kristalleri, dalga boyu sadece 17nm olan bir lazer yaydılar. Bu tür nanolazerler sonunda kimyasalları tanımlamak ve bilgisayar disklerinin ve fotonik bilgisayarların bilgi depolama kapasitesini geliştirmek için kullanılabilir.
2. Ultraviyole nanolazer
Mikro-lazerlerin, mikro disk lazerlerinin, mikro halkalı lazerlerin ve kuantum çığ lazerlerinin, kimyager Yang Peidong ve Berkeley Üniversitesi'ndeki meslektaşlarının oda sıcaklığı nanolazer yaptığını takiben. Bu çinko oksit nanolazeri, 0.3nm'den az bir çizgi genişliğine sahip bir lazer ve dünyanın en küçük lazeri ve nanoteknoloji kullanılarak üretilen ilk pratik cihazlardan biri olarak kabul edilen ışık uyarımı altında 385nm dalga boyu yayabilir. Gelişimin ilk aşamasında, araştırmacılar bu Zno nanolazerin üretilmesinin kolay, yüksek parlaklık, küçük boyut ve performansın Gan mavi lazerlere eşit veya daha iyi olduğunu tahmin ettiler. Yüksek yoğunluklu nanotel dizileri yapma yeteneği nedeniyle, Zno nanolaserler bugünün GAAS cihazlarında mümkün olmayan birçok uygulamaya girebilir. Bu tür lazerleri büyütmek için Zno nanotel, epitaksiyal kristal büyümesini katalize eden gaz taşıma yöntemi ile sentezlenir. İlk olarak, safir substrat 1 nm ~ 3.5nm kalınlığında altın film tabakası ile kaplanır ve daha sonra bir alümina teknesine koyar, malzeme ve substrat, Zn buharı üretmek için amonyak akışında 880 ° C ~ 905 ° C'ye ısıtılır ve daha sonra Zn buharı substrata taşınır. Altıgen kesit alanı ile 2μm ~ 10μm'lik nanoteller, 2 dakika 10 dakika büyüme sürecinde üretildi. Araştırmacılar, Zno nanotelinin 20nm ila 150nm çapında doğal bir lazer boşluğu oluşturduğunu ve çapının çoğunun (%95) 70nm ila 100nm olduğunu buldular. Nanotellerin uyarılmış emisyonunu incelemek için, araştırmacılar bir ND: YAG lazerinin (266nm dalga boyu, 3ns darbe genişliği) dördüncü harmonik çıkışı ile numuneyi optik olarak pompaladılar. Emisyon spektrumunun evrimi sırasında, ışık pompa gücünün artmasıyla doludur. Lazing Zno nanotel eşiğini aştığında (yaklaşık 40kW/cm), en yüksek nokta emisyon spektrumunda görünecektir. Bu en yüksek noktaların çizgi genişliği 0.3nm'den azdır, bu da eşiğin altındaki emisyon tepe noktasından çizgi genişliğinden 1/50'den daha azdır. Bu dar çizgi genişlikleri ve emisyon yoğunluğundaki hızlı artışlar, araştırmacıların uyarılmış emisyonun bu nanotellerde gerçekten meydana geldiği sonucuna varmasına neden oldu. Bu nedenle, bu nanotel dizisi doğal bir rezonatör görevi görebilir ve böylece ideal bir mikro lazer kaynağı olabilir. Araştırmacılar, bu kısa dalga boyu nanolazerin optik bilgi işlem, bilgi depolama ve nanoanalyer alanlarında kullanılabileceğine inanıyorlar.
3. Kuantum kuyusu lazerleri
2010'dan önce ve sonra, yarı iletken çip üzerinde kazınmış çizgi genişliği 100nm veya daha azına ulaşacak ve devrede hareket eden sadece birkaç elektron olacak ve bir elektronun artması ve azalması devrenin çalışması üzerinde büyük bir etkiye sahip olacaktır. Bu sorunu çözmek için kuantum kuyu lazerleri doğdu. Kuantum mekaniğinde, elektronların hareketini kısıtlayan ve bunları nicelleştiren potansiyel bir alana kuantum kuyusu denir. Bu kuantum kısıtlaması, yarı iletken lazerin aktif tabakasında kuantum enerji seviyeleri oluşturmak için kullanılır, böylece enerji seviyeleri arasındaki elektronik geçiş, bir kuantum kuyu lazeri olan lazerin uyarılmış radyasyonuna baskındır. İki tip kuantum kuyu lazeri vardır: kuantum hattı lazerleri ve kuantum nokta lazerleri.
① Kuantum çizgi lazeri
Bilim adamları, geleneksel lazerlerden 1000 kat daha güçlü kuantum tel lazerleri geliştirdiler ve daha hızlı bilgisayarlar ve iletişim cihazları oluşturmaya yönelik büyük bir adım attılar. Ses, video, internet ve fiber optik ağlar üzerindeki diğer iletişim biçimlerini artırabilen lazer, Yale Üniversitesi'ndeki bilim adamları, New Jersey'deki Lucent Technologies Bell Labs ve Dresden, Almanya'daki Max Planck Fizik Enstitüsü tarafından geliştirildi. Bu yüksek güçlü lazerler, iletişim hattı boyunca her 80km'de (50 mil) yerleştirilmiş olan pahalı tekrarlayıcılara olan ihtiyacı azaltacak ve yine fiberden (tekrarlayıcılar) geçerken daha az yoğun lazer darbeleri üretecektir.
Gönderme Zamanı: 15-2023 Haziran