Нанолазер - резонатор ретінде нано сым сияқты наноматериалдардан жасалған және фотоқозу немесе электрлік қозу кезінде лазерді шығара алатын микро және нано құрылғы түрі. Бұл лазердің өлшемі көбінесе тек жүздеген микронды немесе тіпті ондаған микронды құрайды, ал диаметрі болашақ жұқа пленка дисплейінің, біріктірілген оптиканың және басқа да өрістердің маңызды бөлігі болып табылатын нанометрлік тәртіпке дейін.
Нанозерлердің классификациясы:
1. Нано сымды лазер
2001 жылы АҚШ-тағы Калифорния университетінің зерттеушілері адам шашының ұзындығының мыңнан бір бөлігін ғана құрайтын наноптикалық сымда әлемдегі ең кішкентай лазер – нанолазерді жасады. Бұл лазер ультракүлгін лазерлерді шығарып қана қоймайды, сонымен қатар көк түстен терең ультракүлгінге дейінгі лазерлерді шығаруға баптауға болады. Зерттеушілер таза мырыш оксидінің кристалдарынан лазер жасау үшін бағдарланған эпифитация деп аталатын стандартты әдісті пайдаланды. Олар алдымен нано сымдарды «мәдениетті», яғни диаметрі 20 нм-ден 150 нм-ге дейінгі және ұзындығы 10 000 нм таза мырыш тотығы сымдары бар алтын қабатта пайда болды. Содан кейін зерттеушілер нано сымдардағы таза мырыш оксиді кристалдарын жылыжай астындағы басқа лазермен белсендіргенде, таза мырыш оксидінің кристалдары толқын ұзындығы небәрі 17 нм болатын лазерді шығарды. Мұндай нанолазерлер ақыр соңында химиялық заттарды анықтау және компьютерлік дискілер мен фотонды компьютерлердің ақпаратты сақтау сыйымдылығын жақсарту үшін пайдаланылуы мүмкін.
2. Ультракүлгін нанолазер
Микро-лазерлер, микро-дискілік лазерлер, микро-сақина лазерлері және кванттық көшкін лазерлері пайда болғаннан кейін химик Ян Пейдонг және оның Берклидегі Калифорния университетіндегі әріптестері бөлме температурасында нанолазерлер жасады. Бұл мырыш оксидінің нанолазері жарық қозуы кезінде ені 0,3 нм-ден аз және толқын ұзындығы 385 нм болатын лазерді шығара алады, бұл әлемдегі ең кішкентай лазер және нанотехнологияны қолдану арқылы жасалған алғашқы практикалық құрылғылардың бірі болып саналады. Дамудың бастапқы кезеңінде зерттеушілер бұл ZnO нанолазерін жасау оңай, жоғары жарықтылық, шағын өлшемді және өнімділігі GaN көк лазерлеріне тең немесе одан да жақсырақ екенін болжаған. Тығыздығы жоғары нано сымды массивтерді жасау мүмкіндігіне байланысты ZnO нанолазерлері бүгінгі GaAs құрылғыларымен мүмкін емес көптеген қолданбаларға кіре алады. Мұндай лазерлерді өсіру үшін ZnO нано сымы эпитаксиалды кристалдардың өсуін катализдейтін газ тасымалдау әдісімен синтезделеді. Біріншіден, сапфир субстрат қалыңдығы 1 нм ~ 3,5 нм алтын пленка қабатымен қапталған, содан кейін оны глиноземді қайыққа салыңыз, материал мен субстрат аммиак ағынында 880 ° C ~ 905 ° C дейін қызады. Zn буы, содан кейін Zn буы субстратқа тасымалданады. 2мин~10мин өсу процесінде алтыбұрышты көлденең қимасы бар 2мкм~10мкм наноөткізгіштер жасалды. Зерттеушілер ZnO наносымының диаметрі 20 нм-ден 150 нм-ге дейінгі табиғи лазерлік қуысты құрайтынын анықтады және оның диаметрінің көпшілігі (95%) 70 нм-ден 100 нм-ге дейін. Наноөткізгіштердің ынталандырылған эмиссиясын зерттеу үшін зерттеушілер Nd: YAG лазерінің төртінші гармоникалық шығысымен (толқын ұзындығы 266 нм, импульстік ені 3 ns) жылыжайда үлгіні оптикалық түрде сорды. Эмиссиялық спектрдің эволюциясы кезінде жарық сорғы қуатының жоғарылауымен бірге жүреді. Лазинг ZnO наноөткізгішінің (шамамен 40кВт/см) шегінен асқанда, сәуле шығару спектрінде ең жоғары нүкте пайда болады. Бұл ең жоғары нүктелердің сызық ені 0,3 нм-ден аз, бұл табалдырықтан төмен эмиссия шыңынан сызық енінен 1/50 аз. Бұл тар сызықтар мен эмиссия қарқындылығының жылдам өсуі зерттеушілерді ынталандырылған эмиссия шынымен де осы наноөткізгіштерде болады деген қорытындыға әкелді. Сондықтан бұл нано сымдар массиві табиғи резонатор ретінде әрекет ете алады және осылайша тамаша микро лазер көзі бола алады. Зерттеушілер бұл қысқа толқынды нанолазерді оптикалық есептеулер, ақпаратты сақтау және наноанализер салаларында қолдануға болады деп есептейді.
3. Кванттық ұңғымалардың лазерлері
2010 жылға дейін және одан кейін жартылай өткізгіш микросхемада сызылған сызық ені 100 нм немесе одан да аз болады және тізбекте қозғалатын электрондар аз ғана болады, ал электронның ұлғаюы мен азаюы оның жұмысына үлкен әсер етеді. тізбек. Бұл мәселені шешу үшін кванттық ұңғыма лазерлері дүниеге келді. Кванттық механикада электрондардың қозғалысын шектейтін және оларды кванттайтын потенциалдық өріс кванттық ұңғыма деп аталады. Бұл кванттық шектеу жартылай өткізгіш лазердің белсенді қабатында кванттық энергия деңгейлерін қалыптастыру үшін пайдаланылады, осылайша энергия деңгейлері арасындағы электронды ауысу лазердің қоздырылған сәулеленуінде басым болады, ол кванттық ұңғыма лазері болып табылады. Кванттық ұңғыма лазерлерінің екі түрі бар: кванттық сызықтық лазерлер және кванттық нүктелік лазерлер.
① Кванттық сызықтық лазер
Ғалымдар дәстүрлі лазерлерден 1000 есе қуатты кванттық сымды лазерлерді жасап, жылдамырақ компьютерлер мен байланыс құрылғыларын жасауға үлкен қадам жасады. Талшықты-оптикалық желілер арқылы аудио, бейне, интернет және басқа да байланыс түрлерінің жылдамдығын арттыра алатын лазерді Йель университетінің, Нью-Джерсидегі Lucent Technologies Bell LABS және Дрездендегі Макс Планк физика институтының ғалымдары әзірледі. Германия. Бұл жоғары қуатты лазерлер байланыс желісінің бойында әрбір 80 км (50 миль) сайын орнатылатын қымбат қайталағыштардың қажеттілігін азайтады, бұл қайтадан талшық арқылы қозғалған кезде қарқындылығы азырақ лазерлік импульстарды шығарады (қайталағыштар).
Жіберу уақыты: 15 маусым-2023 ж