Il nanolaser è una sorta di dispositivo micro e nano realizzato di nanomateriali come il nanofilo come risonatore e può emettere laser sotto fotoeccitazione o eccitazione elettrica. La dimensione di questo laser è spesso solo centinaia di micron o persino decine di micron e il diametro è all'altezza dell'ordine del nanometro, che è una parte importante del futuro display a film sottile, ottica integrata e altri campi.
Classificazione del nanolaser:
1. Laser nanofilo
Nel 2001, i ricercatori dell'Università della California, Berkeley, negli Stati Uniti, hanno creato il laser più piccolo del mondo-nanolaser-sul filo nanooptico solo un millesimo della lunghezza dei capelli umani. Questo laser non solo emette laser ultravioletti, ma può anche essere sintonizzato per emettere laser che vanno dal blu a profondo ultravioletto. I ricercatori hanno utilizzato una tecnica standard chiamata epifitazione orientata per creare il laser da cristalli di ossido di zinco puro. Per prima cosa hanno "coltivato" nanofili, cioè formati su uno strato d'oro con un diametro da 20 nm a 150 nm e una lunghezza di fili di ossido di zinco puro 10.000 nm. Quindi, quando i ricercatori hanno attivato i cristalli di ossido di zinco puro nei nanofili con un altro laser sotto la serra, i cristalli di ossido di zinco puro emettevano un laser con una lunghezza d'onda di soli 17 nm. Tali nanolaser potrebbero eventualmente essere utilizzati per identificare le sostanze chimiche e migliorare la capacità di archiviazione delle informazioni dei dischi di computer e dei computer fotonici.
2. Nanolaser ultravioletto
Dopo l'avvento di micro-laser, laser a micro-disk, laser a micro-anelli e laser a valanga quantistica, il chimico Yang Peidong e i suoi colleghi dell'Università della California, Berkeley, hanno fatto nanolalenti a temperatura ambiente. Questo nanolaser di ossido di zinco può emettere un laser con una larghezza di linea inferiore a 0,3 nm e una lunghezza d'onda di 385 nm sotto l'eccitazione della luce, che è considerata il laser più piccolo del mondo e uno dei primi dispositivi pratici fabbricati usando la nanotecnologia. Nella fase iniziale dello sviluppo, i ricercatori hanno previsto che questo nanolaser ZnO è facile da produrre, alta luminosità, piccole dimensioni e le prestazioni sono uguali o addirittura migliori dei laser blu GAN. A causa della capacità di creare array di nanofili ad alta densità, i nanolasi di ZnO possono inserire molte applicazioni che non sono possibili con i dispositivi GAA di oggi. Per far crescere tali laser, il nanofilo di ZnO è sintetizzato con il metodo di trasporto del gas che catalizza la crescita dei cristalli epitassiali. Innanzitutto, il substrato di zaffiro è rivestito con uno strato di pellicola in oro spesso 1 nm ~ 3,5 nm, quindi lo mette su una barca di allumina, il materiale e il substrato vengono riscaldati a 880 ° C ~ 905 ° C nel flusso di ammoniaca per produrre vapore Zn, quindi il vapore Zn viene trasportato al substrato. Nanowires di 2μm ~ 10μm con area trasversale esagonale sono stati generati nel processo di crescita di 2 minuti ~ 10 minuti. I ricercatori hanno scoperto che ZnO NanoWire forma una cavità laser naturale con un diametro da 20 nm a 150 nm e la maggior parte (95%) del suo diametro è da 70 nm a 100 nm. Per studiare l'emissione stimolata dei nanofili, i ricercatori hanno pompato otticamente il campione in una serra con la quarta uscita armonica di un laser Nd: YAG (lunghezza d'onda di 266 nm, larghezza dell'impulso 3NS). Durante l'evoluzione dello spettro di emissione, la luce viene lamonata con l'aumento della potenza della pompa. Quando il laser supera la soglia di ZnO NanoWire (circa 40kW/cm), il punto più alto apparirà nello spettro di emissione. La larghezza della linea di questi punti più alti è inferiore a 0,3 nm, che è superiore a 1/50 in meno rispetto alla larghezza della linea dal vertice di emissione sotto la soglia. Queste larghezze di linea strette e rapidi aumenti dell'intensità delle emissioni hanno portato i ricercatori a concludere che in questi nanofili si verificano l'emissione stimolata. Pertanto, questo array di nanofili può fungere da risonatore naturale e quindi diventare una fonte di micro laser ideale. I ricercatori ritengono che questo nanolaser a lunghezza d'onda corta possa essere utilizzata nei campi di calcolo ottico, archiviazione delle informazioni e nanoanalizzatore.
3. Laser quantici bene
Prima e dopo il 2010, la larghezza della linea incisa sul chip a semiconduttore raggiungerà 100 nm o meno, e ci saranno solo alcuni elettroni che si muovono nel circuito e l'aumento e la diminuzione di un elettrone avranno un grande impatto sul funzionamento del circuito. Per risolvere questo problema, sono nati laser a benzina quantistica. Nella meccanica quantistica, un potenziale campo che limita il movimento degli elettroni e li quantizza è chiamato pozzo quantistico. Questo vincolo quantico viene utilizzato per formare livelli di energia quantistica nello strato attivo del laser a semiconduttore, in modo che la transizione elettronica tra i livelli di energia domini la radiazione eccitata del laser, che è un laser a pozzo quantico. Esistono due tipi di laser a pozzo quantistico: laser a linea quantistica e laser a punti quantici.
① Laser di linea quantistica
Gli scienziati hanno sviluppato laser a filo quantico che sono 1.000 volte più potenti dei laser tradizionali, facendo un grande passo verso la creazione di computer e dispositivi di comunicazione più veloci. Il laser, che può aumentare la velocità di audio, video, Internet e altre forme di comunicazione su reti in fibra ottica, è stato sviluppato dagli scienziati della Yale University, Lucent Technologies Bell Labs nel New Jersey e dal Max Planck Institute for Physics a Dresda, in Germania. Questi laser a potenza più elevata ridurrebbero la necessità di costosi ripetitori, che sono installati ogni 80 km (50 miglia) lungo la linea di comunicazione, producendo nuovamente impulsi laser che sono meno intensi mentre viaggiano attraverso la fibra (ripetitori).
Tempo post: 15-2023 giugno