Nanolaser nyaéta hiji jinis alat mikro sareng nano anu didamel tina nanomaterial sapertos kawat nano salaku resonator sareng tiasa ngaluarkeun laser dina fotoéksitasi atanapi éksitasi listrik. Ukuran laser ieu sering ngan ukur ratusan mikron atanapi bahkan puluhan mikron, sareng diaméterna dugi ka urutan nanometer, anu mangrupikeun bagian penting tina tampilan pilem ipis ka hareup, optik terintegrasi sareng widang sanésna.
Klasifikasi nanolaser:
1. Laser kawat nano
Dina taun 2001, para panalungtik di Universitas California, Berkeley, di Amérika Serikat, nyiptakeun laser pangleutikna di dunya – nanolaser – dina kawat nanooptik anu ngan saperseribu panjang rambut manusa. Laser ieu henteu ngan ukur ngaluarkeun laser ultraviolét, tapi ogé tiasa disetel pikeun ngaluarkeun laser ti biru dugi ka ultraviolét anu jero. Para panalungtik nganggo téknik standar anu disebut epifitasi berorientasi pikeun nyiptakeun laser tina kristal séng oksida murni. Mimitina aranjeunna "ngakultur" kawat nano, nyaéta, dibentuk dina lapisan emas kalayan diaméter 20nm dugi ka 150nm sareng panjang kawat séng oksida murni 10.000 nm. Teras, nalika para panalungtik ngaktipkeun kristal séng oksida murni dina kawat nano kalayan laser sanés di handapeun rumah kaca, kristal séng oksida murni ngaluarkeun laser kalayan panjang gelombang ngan ukur 17nm. Nanolaser sapertos kitu pamustunganana tiasa dianggo pikeun ngaidentipikasi bahan kimia sareng ningkatkeun kapasitas panyimpenan inpormasi disk komputer sareng komputer fotonik.
2. Nanolaser ultraviolét
Saatos munculna mikro-laser, laser mikro-cakram, laser mikro-cincin, sareng laser longsoran kuantum, ahli kimia Yang Peidong sareng kolegana di Universitas California, Berkeley, ngadamel nanolaser suhu kamar. Nanolaser séng oksida ieu tiasa ngaluarkeun laser kalayan lébar garis kirang ti 0,3 nm sareng panjang gelombang 385 nm dina éksitasi cahaya, anu dianggap laser pangleutikna di dunya sareng salah sahiji alat praktis munggaran anu diproduksi nganggo nanotéhnologi. Dina tahap awal pamekaran, para panaliti ngaduga yén nanolaser ZnO ieu gampang diproduksi, kacaangan luhur, ukuranana alit, sareng kinerjana sami atanapi bahkan langkung saé tibatan laser biru GaN. Kusabab kamampuan pikeun ngadamel susunan kawat nano kapadetan luhur, nanolaser ZnO tiasa ngalebetkeun seueur aplikasi anu henteu mungkin ku alat GaAs ayeuna. Pikeun numuwuhkeun laser sapertos kitu, kawat nano ZnO disintésis ku metode transportasi gas anu ngatalisis kamekaran kristal epitaksial. Mimitina, substrat safir dilapis ku lapisan pilem emas kandel 1 nm ~ 3,5 nm, teras disimpen dina parahu alumina, bahan sareng substrat dipanaskeun dugi ka 880 ° C ~ 905 ° C dina aliran amonia pikeun ngahasilkeun uap Zn, teras uap Zn diangkut ka substrat. Kawat nano 2μm ~ 10μm kalayan luas penampang heksagonal dihasilkeun dina prosés kamekaran 2 menit ~ 10 menit. Para panalungtik mendakan yén kawat nano ZnO ngabentuk rongga laser alami kalayan diaméter 20 nm dugi ka 150 nm, sareng kalolobaan (95%) diaméterna nyaéta 70 nm dugi ka 100 nm. Pikeun nalungtik émisi anu dirangsang tina kawat nano, para panalungtik sacara optik ngompa sampel dina rumah kaca kalayan kaluaran harmonik kaopat tina laser Nd:YAG (panjang gelombang 266 nm, lébar pulsa 3ns). Salila évolusi spéktrum émisi, cahaya di-lame ku paningkatan kakuatan pompa. Nalika laser ngaleuwihan ambang kawat nano ZnO (sakitar 40kW/cm), titik pangluhurna bakal muncul dina spéktrum émisi. Lebar garis tina titik pangluhurna ieu kirang ti 0,3nm, anu langkung ti 1/50 kirang ti lebar garis tina titik émisi di handap ambang. Lebar garis anu sempit ieu sareng paningkatan gancang dina inténsitas émisi ngajantenkeun para panaliti nyimpulkeun yén émisi anu dirangsang leres-leres kajantenan dina kawat nano ieu. Ku alatan éta, susunan kawat nano ieu tiasa bertindak salaku resonator alami sareng ku kituna janten sumber laser mikro anu idéal. Para panaliti yakin yén nanolaser panjang gelombang pondok ieu tiasa dianggo dina widang komputasi optik, panyimpenan inpormasi sareng nanoanalyzer.
3. Laser sumur kuantum
Sateuacan sareng saatos taun 2010, lébar garis anu diukir dina chip semikonduktor bakal ngahontal 100nm atanapi kirang, sareng ngan ukur bakal aya sababaraha éléktron anu gerak dina sirkuit, sareng paningkatan sareng panurunan éléktron bakal gaduh dampak anu ageung kana operasi sirkuit. Pikeun ngarengsekeun masalah ieu, laser sumur kuantum lahir. Dina mékanika kuantum, médan poténsial anu ngawatesan gerakan éléktron sareng ngakuantifikasi aranjeunna disebut sumur kuantum. Kendala kuantum ieu dianggo pikeun ngabentuk tingkat énergi kuantum dina lapisan aktif laser semikonduktor, supados transisi éléktronik antara tingkat énergi ngadominasi radiasi anu dieksitasi tina laser, nyaéta laser sumur kuantum. Aya dua jinis laser sumur kuantum: laser garis kuantum sareng laser titik kuantum.
① Laser garis kuantum
Para élmuwan parantos ngembangkeun laser kawat kuantum anu 1.000 kali langkung kuat tibatan laser tradisional, ngalakukeun léngkah ageung pikeun nyiptakeun komputer sareng alat komunikasi anu langkung gancang. Laser, anu tiasa ningkatkeun kecepatan audio, pidéo, Internét sareng bentuk komunikasi sanésna ngalangkungan jaringan serat optik, dikembangkeun ku para élmuwan di Universitas Yale, Lucent Technologies Bell LABS di New Jersey sareng Institut Fisika Max Planck di Dresden, Jerman. Laser anu langkung kuat ieu bakal ngirangan kabutuhan Repeater anu mahal, anu dipasang unggal 80 km (50 mil) sapanjang jalur komunikasi, deui ngahasilkeun pulsa laser anu kirang kuat nalika aranjeunna ngarambat ngaliwatan serat (Repeater).
Waktos posting: 15 Juni 2023