U nanolaser hè un tipu di micro è nanodispositivu fattu di nanomateriali cum'è u nanofilu cum'è risonatore è pò emette laser sottu fotoeccitazione o eccitazione elettrica. A dimensione di stu laser hè spessu solu centinaie di micron o ancu decine di micron, è u diametru hè finu à l'ordine di u nanometriu, chì hè una parte impurtante di u futuru display à film sottile, ottica integrata è altri campi.
Classificazione di i nanolaser:
1. Laser à nanofili
In u 2001, i circadori di l'Università di California, Berkeley, in i Stati Uniti, anu creatu u laser più chjucu di u mondu - i nanolaser - nantu à u filu nanootticu solu un millesimu di a lunghezza di un capellu umanu. Stu laser ùn emette micca solu laser ultravioletti, ma pò ancu esse sintonizatu per emette laser chì vanu da u blu à l'ultraviolettu prufondu. I circadori anu utilizatu una tecnica standard chjamata epifitazione orientata per creà u laser da cristalli di ossidu di zincu puri. Prima anu "cultivatu" nanofili, vale à dì, furmati nantu à un stratu d'oru cù un diametru da 20 nm à 150 nm è una lunghezza di 10.000 nm di fili di ossidu di zincu puri. Dopu, quandu i circadori anu attivatu i cristalli di ossidu di zincu puri in i nanofili cù un altru laser sottu à a serra, i cristalli di ossidu di zincu puri anu emessu un laser cù una lunghezza d'onda di solu 17 nm. Tali nanolaser puderanu eventualmente esse aduprati per identificà i chimichi è migliurà a capacità di almacenamentu di l'infurmazioni di i dischi di l'urdinatori è di l'urdinatori fotonici.
2. Nanolaser ultraviolettu
Dopu à l'avventu di i micro-laser, di i laser à micro-dischi, di i laser à micro-anelli è di i laser à valanga quantica, u chimicu Yang Peidong è i so culleghi di l'Università di California, Berkeley, anu fattu nanolaser à temperatura ambiente. Stu nanolaser à l'ossidu di zincu pò emette un laser cù una larghezza di linea inferiore à 0,3 nm è una lunghezza d'onda di 385 nm sottu eccitazione luminosa, chì hè cunsideratu cum'è u laser più chjucu di u mondu è unu di i primi dispositivi pratichi fabbricati cù a nanotecnologia. In a fase iniziale di sviluppu, i circadori anu previstu chì stu nanolaser ZnO hè faciule da fabricà, hà una luminosità elevata, hè di dimensioni ridotte è e prestazioni sò uguali o ancu migliori di i laser blu GaN. Per via di a capacità di fà matrici di nanofili ad alta densità, i nanolaser ZnO ponu entre in parechje applicazioni chì ùn sò micca pussibuli cù i dispositivi GaAs d'oghje. Per fà cresce tali laser, u nanofilu ZnO hè sintetizatu per mezu di u metudu di trasportu di gas chì catalizeghja a crescita di cristalli epitassiali. Prima, u sustratu di zaffiro hè rivestitu cù un stratu di film d'oru di 1 nm ~ 3,5 nm di spessore, è dopu hè messu nantu à una barca d'alumina, u materiale è u sustratu sò riscaldati à 880 ° C ~ 905 ° C in u flussu d'ammoniaca per pruduce vapore di Zn, è dopu u vapore di Zn hè trasportatu à u sustratu. Nanofili di 2 μm ~ 10 μm cù una area di sezione trasversale esagonale sò stati generati in u prucessu di crescita di 2 min ~ 10 min. I circadori anu scupertu chì u nanofilu di ZnO forma una cavità laser naturale cù un diametru da 20 nm à 150 nm, è a maiò parte (95%) di u so diametru hè da 70 nm à 100 nm. Per studià l'emissione stimulata di i nanofili, i circadori anu pompatu otticamente u campione in una serra cù a quarta armonica di uscita di un laser Nd: YAG (lunghezza d'onda 266 nm, larghezza di impulsu 3 ns). Durante l'evoluzione di u spettru di emissione, a luce hè lamellata cù l'aumentu di a putenza di a pompa. Quandu u laser supera a soglia di u nanofilu di ZnO (circa 40 kW/cm), u puntu u più altu apparirà in u spettru di emissione. A larghezza di a linea di sti punti i più alti hè menu di 0,3 nm, chì hè più di 1/50 menu di a larghezza di a linea da u vertice di emissione sottu à a soglia. Queste larghezze di linea strette è i rapidi aumenti di l'intensità di l'emissione anu purtatu i circadori à cunclude chì l'emissione stimulata si verifica effettivamente in questi nanofili. Dunque, questu array di nanofili pò agisce cum'è un risonatore naturale è diventà cusì una fonte di micro laser ideale. I circadori credenu chì questu nanolaser à lunghezza d'onda corta pò esse adupratu in i campi di l'informatica ottica, l'archiviazione di informazioni è u nanoanalizzatore.
3. Laser à pozzu quanticu
Prima è dopu u 2010, a larghezza di a linea incisa nantu à u chip semiconduttore ghjunghjerà à 100 nm o menu, è ci saranu solu uni pochi d'elettroni chì si movenu in u circuitu, è l'aumentu è a diminuzione di un elettrone avarà un grande impattu nantu à u funziunamentu di u circuitu. Per risolve stu prublema, sò nati i laser à pozzu quanticu. In a meccanica quantica, un campu putenziale chì limita u muvimentu di l'elettroni è li quantizza hè chjamatu pozzu quanticu. Stu vinculu quanticu hè adupratu per furmà livelli d'energia quantica in u stratu attivu di u laser semiconduttore, in modu chì a transizione elettronica trà i livelli d'energia domina a radiazione eccitata di u laser, chì hè un laser à pozzu quanticu. Ci sò dui tippi di laser à pozzu quanticu: laser à linea quantica è laser à punti quantichi.
① Laser di linea quantica
I scientifichi anu sviluppatu laser à filu quanticu chì sò 1.000 volte più putenti di i laser tradiziunali, facendu un grande passu versu a creazione di computer è dispositivi di cumunicazione più veloci. U laser, chì pò aumentà a velocità di l'audio, di u video, di Internet è di altre forme di cumunicazione nantu à e rete in fibra ottica, hè statu sviluppatu da scientifichi di l'Università di Yale, di Lucent Technologies Bell LABS in New Jersey è di l'Istitutu Max Planck di Fisica in Dresda, in Germania. Quessi laser di putenza più elevata riducerebbenu a necessità di Ripetitori costosi, chì sò installati ogni 80 km (50 miglia) longu a linea di cumunicazione, producendu torna impulsi laser chì sò menu intensi mentre viaghjanu per a fibra (Ripetitori).
Data di publicazione: 15 di ghjugnu 2023