Nanolaser là một loại thiết bị vi mô và nano được làm từ các vật liệu nano như Nanowire làm cộng hưởng và có thể phát ra tia laser dưới quang hóa hoặc kích thích điện. Kích thước của tia laser này thường chỉ là hàng trăm micron hoặc thậm chí hàng chục micron, và đường kính theo thứ tự nanomet, đây là một phần quan trọng của màn hình màng mỏng trong tương lai, quang học tích hợp và các trường khác.
Phân loại Nanolaser:
1. Laser dây nano
Năm 2001, các nhà nghiên cứu tại Đại học California, Berkeley, ở Hoa Kỳ, đã tạo ra tia laser nhỏ nhất thế giới-Nanolasers-trên dây nanooptic chỉ một phần nghìn chiều dài của tóc người. Laser này không chỉ phát ra tia cực tím, mà còn có thể được điều chỉnh để phát ra tia laser từ màu xanh đến tia cực tím sâu. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật tiêu chuẩn gọi là biểu mô định hướng để tạo ra laser từ các tinh thể oxit kẽm tinh khiết. Lần đầu tiên họ nuôi cấy các dây nano của người Hồi giáo, nghĩa là hình thành trên một lớp vàng có đường kính từ 20nm đến 150nm và chiều dài 10.000 nm dây oxit kẽm nguyên chất. Sau đó, khi các nhà nghiên cứu kích hoạt các tinh thể oxit kẽm tinh khiết trong các dây nano với một laser khác dưới nhà kính, các tinh thể oxit kẽm nguyên chất phát ra một tia laser với bước sóng chỉ 17nm. Nanolasers như vậy cuối cùng có thể được sử dụng để xác định hóa chất và cải thiện khả năng lưu trữ thông tin của các đĩa máy tính và máy tính quang tử.
2. Nanolaser tia cực tím
Sau sự ra đời của laser vi mô, laser đĩa vi mô, tia laser vi mô và tia laser Avalanche lượng tử, nhà hóa học Yang Peidong và các đồng nghiệp của ông tại Đại học California, Berkeley, đã tạo ra Nanolasers nhiệt độ phòng. Nanolaser oxit kẽm này có thể phát ra một tia laser với độ rộng dòng nhỏ hơn 0,3nm và bước sóng 385nm dưới sự kích thích ánh sáng, được coi là laser nhỏ nhất thế giới và là một trong những thiết bị thực tế đầu tiên được sản xuất bằng công nghệ nano. Trong giai đoạn phát triển ban đầu, các nhà nghiên cứu dự đoán rằng Nanolaser ZnO này rất dễ sản xuất, độ sáng cao, kích thước nhỏ và hiệu suất bằng hoặc thậm chí tốt hơn so với tia laser Gan Blue. Do khả năng tạo ra các mảng dây nano mật độ cao, Nanolasers ZnO có thể nhập nhiều ứng dụng không thể có với các thiết bị GAA ngày nay. Để phát triển laser như vậy, dây nano ZnO được tổng hợp bằng phương pháp vận chuyển khí, xúc tác cho sự phát triển tinh thể epiticular. Đầu tiên, chất nền sapphire được phủ một lớp màng vàng dày 1nm ~ 3,5nm, sau đó đặt nó lên một chiếc thuyền alumina, vật liệu và chất nền được làm nóng đến 880 ° C ~ 905 ° C trong dòng chảy ammonia để tạo ra hơi nước Zn, và hơi Zn được vận chuyển đến chất nền. Các dây nano 2μM ~ 10μm với diện tích mặt cắt hình lục giác được tạo ra trong quá trình tăng trưởng 2 phút ~ 10 phút. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng dây nano ZnO tạo thành một khoang laser tự nhiên với đường kính từ 20nm đến 150nm và hầu hết (95%) đường kính của nó là 70nm đến 100nm. Để nghiên cứu sự phát xạ kích thích của các dây nano, các nhà nghiên cứu đã bơm mẫu trong một nhà kính với đầu ra sóng hài thứ tư của laser ND: YAG (bước sóng 266nm, chiều rộng xung 3ns). Trong quá trình phát triển của phổ phát xạ, ánh sáng được đặt với sự gia tăng của công suất bơm. Khi độ kết nối vượt quá ngưỡng của dây nano ZnO (khoảng 40kW/cm), điểm cao nhất sẽ xuất hiện trong phổ phát xạ. Chiều rộng đường của các điểm cao nhất này nhỏ hơn 0,3nm, thấp hơn 1/50 so với chiều rộng đường từ đỉnh phát xạ dưới ngưỡng. Những đường dây hẹp và sự gia tăng nhanh chóng về cường độ phát xạ đã khiến các nhà nghiên cứu kết luận rằng sự phát xạ kích thích thực sự xảy ra trong các dây nano này. Do đó, mảng dây nano này có thể hoạt động như một bộ cộng hưởng tự nhiên và do đó trở thành một nguồn laser vi mô lý tưởng. Các nhà nghiên cứu tin rằng Nanolaser bước sóng ngắn này có thể được sử dụng trong các lĩnh vực điện toán quang học, lưu trữ thông tin và nanoanalyzer.
3.
Trước và sau năm 2010, chiều rộng đường được khắc trên chip bán dẫn sẽ đạt tới 100nm trở xuống, và sẽ chỉ có một vài electron di chuyển trong mạch, và sự gia tăng và giảm electron sẽ có tác động lớn đến hoạt động của mạch. Để giải quyết vấn đề này, Laser Quantum Well đã được sinh ra. Trong cơ học lượng tử, một trường tiềm năng hạn chế chuyển động của các electron và định lượng chúng được gọi là giếng lượng tử. Hạn chế lượng tử này được sử dụng để hình thành mức năng lượng lượng tử trong lớp hoạt động của laser bán dẫn, do đó quá trình chuyển đổi điện tử giữa các mức năng lượng thống trị bức xạ kích thích của laser, là một laser giếng lượng tử. Có hai loại laser giếng lượng tử: laser đường lượng tử và laser chấm lượng tử.
① laser đường lượng tử
Các nhà khoa học đã phát triển các laser dây lượng tử mạnh hơn gấp 1.000 lần so với laser truyền thống, có một bước tiến lớn để tạo ra các máy tính và thiết bị truyền thông nhanh hơn. Laser, có thể làm tăng tốc độ âm thanh, video, internet và các hình thức giao tiếp khác trên mạng cáp quang, được phát triển bởi các nhà khoa học tại Đại học Yale, Lucent Technologies Bell Labs ở New Jersey và Viện Vật lý Max Planck ở Dresden, Đức. Những laser năng lượng cao hơn này sẽ làm giảm nhu cầu về các bộ lặp đắt tiền, được lắp đặt cứ sau 80km (50 dặm) dọc theo đường truyền thông, một lần nữa tạo ra các xung laser ít dữ dội hơn khi chúng đi qua sợi (Repeater).
Thời gian đăng: Tháng 6-15-2023