Нанолазер нь резонатор болгон нано утас зэрэг наноматериалаар хийгдсэн, фото өдөөлт эсвэл цахилгаан өдөөлтөөр лазер ялгаруулж чаддаг нэг төрлийн микро болон нано төхөөрөмж юм. Энэ лазерын хэмжээ нь ихэвчлэн зөвхөн хэдэн зуун микрон, бүр хэдэн арван микрон байдаг бөгөөд диаметр нь нанометрийн дараалал хүртэл байдаг бөгөөд энэ нь ирээдүйн нимгэн хальсан дэлгэц, нэгдсэн оптик болон бусад салбаруудын чухал хэсэг юм.
Нанолазерын ангилал:
1. Нано утас лазер
2001 онд АНУ-ын Берклигийн Калифорнийн их сургуулийн судлаачид хүний үсний ердөө мянганы нэгтэй тэнцэх хэмжээний нанооптик утсан дээр дэлхийн хамгийн жижиг лазер буюу нанолазерыг бүтээжээ. Энэхүү лазер нь хэт ягаан туяа цацруулаад зогсохгүй цэнхэрээс эхлээд гүн гүнзгий хэт ягаан туяа хүртэл лазер ялгаруулахаар тохируулж болно. Судлаачид цэвэр цайрын ислийн талстаас лазер бүтээхдээ чиглүүлсэн эпифитаци хэмээх стандарт аргыг ашигласан. Тэд эхлээд 20 нм-ээс 150 нм-ийн диаметртэй, 10,000 нм цэвэр цайрын исэл утаснуудын урттай алтан давхарга дээр үүссэн нано утсыг "боловсруулсан". Дараа нь судлаачид хүлэмжийн доор өөр лазераар нано утаснуудын цэвэр цайрын оксидын талстыг идэвхжүүлэхэд цэвэр цайрын ислийн талстууд ердөө 17 нм долгионы урттай лазер цацруулжээ. Ийм нанолазерыг эцэст нь химийн бодисыг тодорхойлох, компьютерийн диск болон фотоник компьютерийн мэдээлэл хадгалах багтаамжийг сайжруулахад ашиглаж болно.
2. Хэт ягаан туяаны нанолазер
Микро лазер, микро диск лазер, микро цагираг лазер, квант нуранги лазерууд гарч ирсний дараа химич Ян Пэйдонг болон Берклигийн Калифорнийн их сургуулийн хамт олон өрөөний температурт нанолазер хийсэн. Энэхүү цайрын оксидын нанозер нь гэрлийн өдөөлтөөр 0.3 нм-ээс бага шугамын өргөн, 385 нм долгионы урттай лазерыг ялгаруулж чаддаг бөгөөд энэ нь дэлхийн хамгийн жижиг лазер бөгөөд нано технологи ашиглан үйлдвэрлэсэн анхны практик төхөөрөмжүүдийн нэг юм. Хөгжлийн эхний шатанд судлаачид энэхүү ZnO нанолазер нь үйлдвэрлэхэд хялбар, өндөр гэрэл гэгээтэй, жижиг хэмжээтэй, гүйцэтгэл нь GaN цэнхэр лазертай тэнцэх эсвэл бүр илүү сайн гэж таамаглаж байсан. Өндөр нягтралтай нано утас массив хийх чадвартай учраас ZnO нанолазерууд нь өнөөгийн GaAs төхөөрөмжид боломжгүй олон программуудыг оруулах боломжтой. Ийм лазерыг ургуулахын тулд ZnO нано утсыг хийн тээвэрлэлтийн аргаар нийлэгжүүлдэг бөгөөд энэ нь эпитаксиаль талст өсөлтийг хурдасгадаг. Эхлээд индранил субстратыг 1 нм ~ 3.5 нм зузаантай алтан хальсаар бүрж, дараа нь хөнгөн цагааны завь дээр тавьж, материал ба субстратыг аммиакийн урсгалд 880 ° C ~ 905 ° C хүртэл халаана. Zn уур, дараа нь Zn уурыг субстрат руу зөөвөрлөнө. Зургаан өнцөгт хөндлөн огтлолтой 2мкм~10мкм хэмжээтэй нано утаснууд 2мин~10минутын өсөлтийн явцад үүссэн. Судлаачид ZnO нано утас нь 20 нм-ээс 150 нм-ийн диаметртэй байгалийн лазерын хөндий үүсгэдэг бөгөөд түүний диаметрийн ихэнх нь (95%) нь 70 нм-ээс 100 нм хүртэл байдаг. Нано утасны өдөөгдсөн ялгаралтыг судлахын тулд судлаачид дээжийг Nd:YAG лазерын дөрөв дэх гармоник гаралттай (266 нм долгионы урт, 3 ns импульсийн өргөн) бүхий хүлэмжинд соруулсан байна. Ялгарлын спектрийн хувьслын явцад насосны хүч нэмэгдэхийн хэрээр гэрэл асдаг. Лазинг нь ZnO нано утасны босго хэмжээнээс (ойролцоогоор 40кВт/см) давсан үед ялгаралтын спектрийн хамгийн өндөр цэг гарч ирнэ. Эдгээр хамгийн өндөр цэгүүдийн шугамын өргөн нь 0.3 нм-ээс бага бөгөөд энэ нь босгоноос доош ялгаралтын оройноос шугамын өргөнөөс 1/50-иар бага байна. Эдгээр нарийн шугамын өргөн ба ялгаруулалтын эрчим хурдацтай нэмэгдэж байгаа нь судлаачдыг эдгээр нано утаснуудад өдөөгдсөн ялгаралт үүсдэг гэсэн дүгнэлтэд хүргэсэн. Иймээс энэхүү нано утас массив нь байгалийн резонаторын үүргийг гүйцэтгэж, улмаар бичил лазерын хамгийн тохиромжтой эх үүсвэр болж чадна. Судлаачид энэхүү богино долгионы нано лазерыг оптик тооцоолол, мэдээлэл хадгалах, нано анализаторын салбарт ашиглах боломжтой гэж үзэж байна.
3. Квантын худгийн лазер
2010 оноос өмнө болон дараа нь хагас дамжуулагч чип дээр сийлсэн шугамын өргөн 100 нм ба түүнээс бага хүрэх ба хэлхээнд хэдхэн электрон хөдөлж байх ба электроны өсөлт, бууралт нь түүний үйл ажиллагаанд ихээхэн нөлөөлнө. хэлхээ. Энэ асуудлыг шийдэхийн тулд квант худгийн лазерууд бий болсон. Квантын механикт электронуудын хөдөлгөөнийг хязгаарлаж, квант болгодог потенциал талбарыг квант худаг гэж нэрлэдэг. Энэхүү квантын хязгаарлалтыг хагас дамжуулагч лазерын идэвхтэй давхаргад квант энергийн түвшинг бий болгоход ашигладаг бөгөөд ингэснээр энергийн түвшний хоорондох электрон шилжилт нь квант худгийн лазер болох лазерын өдөөгдсөн цацрагийг давамгайлдаг. Квантын худгийн лазерууд нь квант шугамын лазер ба квант цэгийн лазер гэсэн хоёр төрөлтэй.
① Квантын шугамын лазер
Эрдэмтэд уламжлалт лазераас 1000 дахин хүчтэй квант утас лазерыг бүтээж, илүү хурдан компьютер, харилцаа холбооны төхөөрөмжийг бий болгох томоохон алхам хийлээ. Шилэн кабелийн сүлжээгээр дамжуулан аудио, видео, интернет болон бусад харилцааны хурдыг нэмэгдүүлэх чадвартай лазерыг Йелийн их сургууль, Нью Жерси дэх Lucent Technologies Bell LABS, Дрезден дэх Макс Планкийн физикийн хүрээлэнгийн эрдэмтэд зохион бүтээжээ. Герман. Эдгээр өндөр хүчин чадалтай лазерууд нь холбооны шугамын дагуу 80 км (50 миль) тутамд суурилуулсан үнэтэй давталтын төхөөрөмжийн хэрэгцээг бууруулж, шилэн утсаар дамжихдаа бага эрчимтэй лазер импульс үүсгэдэг (Давтагч).
Шуудангийн цаг: 2023 оны 6-р сарын 15