Is e seòrsa de inneal meanbh agus nano a th’ ann an Nanolaser a tha air a dhèanamh de nano-stuthan leithid nanowire mar resonator agus is urrainn dha laser a chuir a-mach fo photoexcitation no excitation dealain.Gu tric chan eil meud an leusair seo ach ceudan de mhicronan no eadhon deichean de mhicronan, agus tha an trast-thomhas suas ri òrdugh nanometer, a tha na phàirt chudromach den taisbeanadh film tana san àm ri teachd, optics aonaichte agus raointean eile.
Seòrsachadh nanolaser:
1. Nanowire leusair
Ann an 2001, chruthaich luchd-rannsachaidh aig Oilthigh California, Berkeley, anns na Stàitean Aonaichte, an leusair as lugha san t-saoghal - nanolasers - air an uèir nanooptic dìreach mìleamh de dh'fhaid falt daonna.Chan e a-mhàin gu bheil an leusair seo a’ leigeil a-mach lasers ultraviolet, ach faodar cuideachd a ghleusadh gus lasers a chuir a-mach bho ghorm gu ultraviolet domhainn.Chleachd an luchd-rannsachaidh dòigh àbhaisteach ris an canar epiphytation oriented gus an leusair a chruthachadh bho chriostalan fìor-ghlan sinc ocsaid.An toiseach bha nanowires “cultarach” aca, is e sin, air an cruthachadh air còmhdach òir le trast-thomhas de 20nm gu 150nm agus fad de uèirichean sinc ocsaid fìor-ghlan 10,000 nm.An uairsin, nuair a chuir an luchd-rannsachaidh an gnìomh criostalan fìor-ghlan sinc ocsaid anns na nanowires le leusair eile fon taigh-glainne, chuir na criostalan fìor-ghlan sinc ocsaid a-mach leusair le tonn-tonn de dìreach 17nm.Dh’ fhaodadh na nanolasers sin a bhith air an cleachdadh mu dheireadh gus ceimigean a chomharrachadh agus comas stòraidh fiosrachaidh diosgan coimpiutair agus coimpiutairean photonic a leasachadh.
2. Ultraviolet nanolaser
Às deidh dha meanbh-lasers, lasers meanbh-diosg, lasers meanbh-chearcaill, agus lasers maoim-sneachda cuantamach, rinn an ceimigear Yang Peidong agus a cho-obraichean aig Oilthigh California, Berkeley, nanolasers aig teòthachd an t-seòmair.Faodaidh an nanolaser sinc oxide seo leusair a chuir a-mach le loidhne-loidhne nas lugha na 0.3nm agus tonn-tonn de 385nm fo excitation solais, a thathas a ’meas mar an leusair as lugha san t-saoghal agus aon de na ciad innealan practaigeach a chaidh a dhèanamh a’ cleachdadh nanicneòlas.Anns a 'chiad ìre leasachaidh, bha an luchd-rannsachaidh a' dèanamh a-mach gu bheil an nanolaser ZnO seo furasta a dhèanamh, soilleireachd àrd, meud beag, agus tha an coileanadh co-ionann no eadhon nas fheàrr na lasers gorm GaN.Air sgàth comas arrays nanowire àrd-dùmhlachd a dhèanamh, faodaidh nanolasers ZnO mòran thagraidhean a chuir a-steach nach eil comasach le innealan GaAs an latha an-diugh.Gus an leithid de leusairean fhàs, tha ZnO nanowire air a cho-chur le dòigh còmhdhail gas a bhios a’ brosnachadh fàs criostail epitaxial.An toiseach, tha an t-substrate sapphire air a chòmhdach le còmhdach de fhilm òir 1 nm ~ 3.5nm tiugh, agus an uairsin ga chuir air bàta alumina, tha an stuth agus an t-substrate air an teasachadh gu 880 ° C ~ 905 ° C anns an t-sruth ammonia gus a thoirt gu buil. Zn steam, agus an uairsin tha an smùid Zn air a ghiùlan chun an t-substrate.Chaidh nanowires de 2μm ~ 10μm le farsaingeachd tar-roinneil sia-thaobhach a chruthachadh anns a’ phròiseas fàis de 2min ~ 10min.Lorg an luchd-rannsachaidh gu bheil ZnO nanowire a’ cruthachadh cuas laser nàdarrach le trast-thomhas de 20nm gu 150nm, agus tha a’ mhòr-chuid (95%) den trast-thomhas aige eadar 70nm agus 100nm.Gus sgrùdadh a dhèanamh air sgaoilidhean brosnachail de na nanowires, phump an luchd-rannsachaidh an sampall gu optigeach ann an taigh-glainne leis a’ cheathramh toradh harmonic de leusair Nd:YAG (tonn-tonn 266nm, leud cuisle 3ns).Rè mean-fhàs an speactram sgaoilidhean, tha an solas air a chuartachadh le àrdachadh ann an cumhachd pumpa.Nuair a thèid an lasadh thairis air stairsneach ZnO nanowire (timcheall air 40kW / cm), nochdaidh a’ phuing as àirde anns an speactram sgaoilidhean.Tha leud loidhne nam puingean as àirde sin nas lugha na 0.3nm, a tha nas motha na 1/50 nas lugha na leud na loidhne bhon vertex sgaoilidh fon stairsnich.Thug na h-atharrachaidhean loidhne cumhang seo agus àrdachadh luath ann an dian sgaoilidhean air an luchd-rannsachaidh co-dhùnadh gu bheil sgaoilidhean brosnachail gu dearbh a’ tachairt anns na nanowires sin.Mar sin, faodaidh an t-sreath nanowire seo a bhith na resonator nàdurrach agus mar sin a bhith na fhìor stòr micro laser.Tha an luchd-rannsachaidh den bheachd gum faodar an nanolaser tonn-ghoirid seo a chleachdadh ann an raointean coimpiutaireachd optigeach, stòradh fiosrachaidh agus nanoanalyzer.
3. Quantum tobar lasers
Ro agus às deidh 2010, ruigidh an leud loidhne a tha air a shnaidheadh air a ’chip semiconductor 100nm no nas lugha, agus cha bhi ach beagan eleactronan a’ gluasad anns a ’chuairt, agus bidh àrdachadh is lughdachadh dealanan a’ toirt buaidh mhòr air gnìomhachd an cuairt.Gus an duilgheadas seo fhuasgladh, rugadh lasers tobar quantum.Ann am meacanaig quantum, canar tobar cuantamach ri raon a dh’ fhaodadh a bhith a’ cuingealachadh gluasad dealanan agus gan tomhas.Tha an cuingealachadh cuantamach seo air a chleachdadh gus ìrean lùth cuantamach a chruthachadh ann an sreath gnìomhach an leusair leth-chonnsair, gus am bi an gluasad dealanach eadar na h-ìrean lùtha a’ faighinn smachd air rèididheachd inntinneach an leusair, a tha na leusair tobar cuantamach.Tha dà sheòrsa de lasers tobar cuantamach ann: leusairean loidhne quantum agus lasers dot quantum.
① Quantum loidhne leusair
Tha luchd-saidheans air lasers uèir quantum a leasachadh a tha 1,000 uair nas cumhachdaiche na leusairean traidiseanta, a ’gabhail ceum mòr a dh’ ionnsaigh cruthachadh choimpiutairean agus innealan conaltraidh nas luaithe.Chaidh an leusair, a dh’ fhaodadh astar claisneachd, bhidio, eadar-lìn agus dòighean conaltraidh eile àrdachadh thairis air lìonraidhean fiber-optic, a leasachadh le luchd-saidheans aig Oilthigh Yale, Lucent Technologies Bell LABS ann an New Jersey agus Institiud Fiosaig Max Planck ann an Dresden, A' Ghearmailt.Lùghdaicheadh na leusairean cumhachd nas àirde seo an fheum air Ath-aithrisean daor, a tha air an cur a-steach gach 80km (50 mìle) air an loidhne conaltraidh, a-rithist a’ toirt a-mach buillean laser nach eil cho dian fhad ‘s a tha iad a’ siubhal tron snàithleach (Ath-thilleadh).
Ùine puist: Jun-15-2023