Mae Nanolaser yn fath o ddyfais micro a nano sydd wedi'i gwneud o nanoddefnyddiau fel nanowire fel cyseinydd ac sy'n gallu allyrru laser o dan ffotoxcitation neu gyffro trydanol. Yn aml dim ond cannoedd o ficronau neu hyd yn oed ddegau o ficronau yw maint y laser hwn, ac mae'r diamedr hyd at y drefn nanomedr, sy'n rhan bwysig o arddangosfa ffilm denau yn y dyfodol, opteg integredig a meysydd eraill.
Dosbarthiad Nanolaser:
1. Laser Nanowire
Yn 2001, creodd ymchwilwyr ym Mhrifysgol California, Berkeley, yn yr Unol Daleithiau, laser lleiaf y byd-nanolasers-ar y wifren nanooptig dim ond milfed ran o hyd gwallt dynol. Mae'r laser hwn nid yn unig yn allyrru laserau uwchfioled, ond gellir ei diwnio hefyd i allyrru laserau yn amrywio o las i uwchfioled dwfn. Defnyddiodd yr ymchwilwyr dechneg safonol o'r enw epiffytation canolog i greu'r laser o grisialau sinc ocsid pur. Fe wnaethant “ddiwylliedig” nanowires yn gyntaf, hynny yw, eu ffurfio ar haen aur gyda diamedr o 20nm i 150nm a hyd o wifrau ocsid sinc pur 10,000 nm. Yna, pan actifadodd yr ymchwilwyr y crisialau sinc ocsid pur yn y nanowires gyda laser arall o dan y tŷ gwydr, roedd y crisialau sinc ocsid pur yn allyrru laser gyda thonfedd o ddim ond 17nm. Yn y pen draw, gellid defnyddio nanolasers o'r fath i nodi cemegolion a gwella gallu storio gwybodaeth disgiau cyfrifiadurol a chyfrifiaduron ffotonig.
2. Nanolaser uwchfioled
Yn dilyn dyfodiad micro-lasers, roedd laserau micro-ddisg, laserau micro-gylch, a laserau cwantwm eirlithriadau, y fferyllydd Yang Peidong a'i gydweithwyr ym Mhrifysgol California, Berkeley, yn gwneud nanolasers tymheredd yr ystafell. Gall y nanolaser sinc ocsid hwn allyrru laser gyda lled llinell o lai na 0.3nm a thonfedd o 385nm o dan gyffro ysgafn, a ystyrir fel y laser lleiaf yn y byd ac un o'r dyfeisiau ymarferol cyntaf a weithgynhyrchir gan ddefnyddio nanotechnoleg. Yng ngham cychwynnol y datblygiad, rhagwelodd yr ymchwilwyr fod y nanolaser ZnO hwn yn hawdd ei gynhyrchu, disgleirdeb uchel, maint bach, ac mae'r perfformiad yn hafal i laserau GAN glas neu'n well fyth. Oherwydd y gallu i wneud araeau nanowire dwysedd uchel, gall Nanolasers ZnO fynd i mewn i lawer o gymwysiadau nad ydynt yn bosibl gyda dyfeisiau GAAS heddiw. Er mwyn tyfu laserau o'r fath, mae ZnO nanowire yn cael ei syntheseiddio trwy ddull cludo nwy sy'n cataleiddio twf grisial epitaxial. Yn gyntaf, mae'r swbstrad saffir wedi'i orchuddio â haen o ffilm aur 1 nm ~ 3.5nm o drwch, ac yna ei rhoi ar gwch alwmina, mae'r deunydd a'r swbstrad yn cael eu cynhesu i 880 ° C ~ 905 ° C yn y llif amonia i gynhyrchu stêm Zn, ac yna mae'r stêm Zn yn cael ei chludo i'r is -haen. Cynhyrchwyd nanowires o 2μm ~ 10μm gydag arwynebedd trawsdoriadol hecsagonol yn y broses dwf o 2 funud ~ 10 munud. Canfu'r ymchwilwyr fod ZnO nanowire yn ffurfio ceudod laser naturiol gyda diamedr o 20nm i 150Nm, ac mae'r mwyafrif (95%) o'i ddiamedr yn 70nm i 100nm. I astudio allyriadau ysgogedig y nanowires, pwmpiodd yr ymchwilwyr y sampl yn optegol mewn tŷ gwydr gyda phedwerydd allbwn harmonig laser ND: YAG (tonfedd 266nm, lled pwls 3ns). Yn ystod esblygiad y sbectrwm allyriadau, mae'r golau'n cael ei lamio â chynnydd y pŵer pwmp. Pan fydd y lasing yn fwy na throthwy ZnO Nanowire (tua 40kW/cm), bydd y pwynt uchaf yn ymddangos yn y sbectrwm allyriadau. Mae lled llinell y pwyntiau uchaf hyn yn llai na 0.3Nm, sydd fwy nag 1/50 yn llai na lled y llinell o'r fertig allyriadau o dan y trothwy. Arweiniodd y lled -linellau cul hyn a chynnydd cyflym mewn dwyster allyriadau i'r ymchwilwyr ddod i'r casgliad bod allyriadau ysgogol yn wir yn digwydd yn y nanowires hyn. Felly, gall yr arae nanowire hon weithredu fel cyseinydd naturiol ac felly ddod yn ffynhonnell ficro laser ddelfrydol. Cred yr ymchwilwyr y gellir defnyddio'r nanolaser tonfedd fer hon ym meysydd cyfrifiadura optegol, storio gwybodaeth a nanoanalyzer.
3. Lasers Ffynnon Quantum
Cyn ac ar ôl 2010, bydd lled y llinell sydd wedi'i ysgythru ar y sglodyn lled -ddargludyddion yn cyrraedd 100Nm neu lai, a dim ond ychydig o electronau fydd yn symud yn y gylched, a bydd cynnydd a gostyngiad electron yn cael effaith fawr ar weithrediad y gylched. I ddatrys y broblem hon, ganwyd laserau cwantwm yn dda. Mewn mecaneg cwantwm, gelwir maes posib sy'n cyfyngu ar symudiad electronau ac yn eu meintioli yn ffynnon cwantwm. Defnyddir y cyfyngiad cwantwm hwn i ffurfio lefelau egni cwantwm yn haen weithredol y laser lled -ddargludyddion, fel bod y trawsnewidiad electronig rhwng y lefelau egni yn dominyddu ymbelydredd cyffrous y laser, sy'n laser cwantwm ffynnon. Mae dau fath o laserau ffynnon cwantwm: laserau llinell cwantwm a laserau dot cwantwm.
① laser llinell cwantwm
Mae gwyddonwyr wedi datblygu laserau gwifren cwantwm sydd 1,000 gwaith yn fwy pwerus na laserau traddodiadol, gan gymryd cam mawr tuag at greu cyfrifiaduron cyflymach a dyfeisiau cyfathrebu. Datblygwyd y laser, a all gynyddu cyflymder sain, fideo, rhyngrwyd a mathau eraill o gyfathrebu dros rwydweithiau ffibr-optig, gan wyddonwyr ym Mhrifysgol Iâl, Lucent Technologies Bell Labs yn New Jersey a Sefydliad Ffiseg Max Planck yn Dresden, yr Almaen. Byddai'r laserau pŵer uwch hyn yn lleihau'r angen am ailadroddwyr drud, sy'n cael eu gosod bob 80km (50 milltir) ar hyd y llinell gyfathrebu, gan gynhyrchu corbys laser eto sy'n llai dwys wrth iddynt deithio trwy'r ffibr (ailadroddwyr).
Amser Post: Mehefin-15-2023