Nanolaser mikro eta nano gailu mota bat da, erresonatzaile gisa nanowire bezalako nanomaterialez egina dagoena eta fotoekzitazio edo kitzikapen elektrikoan laserra igor dezake. Laser honen tamaina ehunka mikra edo hamarnaka mikra baino ez da askotan, eta diametroa nanometroen ordenaren araberakoa da, etorkizuneko film meheko pantailaren, optika integratuaren eta beste eremu batzuen zati garrantzitsua da.
Nanolaserraren sailkapena:
1. Nanoharrizko laserra
2001ean, Berkeleyko Kaliforniako Unibertsitateko ikertzaileek, Ameriketako Estatu Batuetan, munduko laserrik txikiena – nanolaserrak – sortu zuten hari nanooptikoan giza ile baten luzeraren milena baino ez. Laser honek laser ultramoreak igortzen ez ezik, urdinetik ultramore sakonera bitarteko laserrak igortzeko ere sintonizatu daiteke. Ikertzaileek epifitazio orientatua izeneko teknika estandarra erabili zuten zink oxidozko kristal puruetatik laserra sortzeko. Nanohariak "lantzen" zituzten lehenik, hau da, 20nm-150nm-ko diametroa eta 10.000 nm-ko zink oxidozko hari puruko urrezko geruza baten gainean eratzen ziren. Orduan, ikertzaileek nanoharietako zink oxidozko kristal puruak negutegiaren azpian beste laser batekin aktibatu zituztenean, zink oxidozko kristal puruek 17 nm-ko uhin-luzera besterik ez zuen laser bat igorri zuten. Nanolaser horiek produktu kimikoak identifikatzeko eta ordenagailu-diskoen eta ordenagailu fotonikoen informazioa biltegiratzeko ahalmena hobetzeko erabil litezke.
2. Nanolaser ultramorea
Mikro-laserrak, mikro-disko-laserak, mikro-eraztun-laserak eta elur-jausi-laser kuantikoak agertu ondoren, Yang Peidong kimikariak eta Berkeleyko Kaliforniako Unibertsitateko bere lankideek giro-tenperaturako nanolaserrak egin zituzten. Zink oxidoko nanolaser honek 0,3 nm baino gutxiagoko lerro-zabalera eta 385 nm-ko uhin-luzera duen laser bat igor dezake argiaren kitzikapenean, hau da, munduko laser txikiena dela eta nanoteknologia erabiliz fabrikatutako lehen gailu praktikoetako bat. Garapenaren hasierako fasean, ikertzaileek aurreikusi zuten ZnO nanolaser hau fabrikatzeko erraza dela, distira handia, tamaina txikia eta errendimendua GaN laser urdinaren parekoa edo hobea dela. Dentsitate handiko nanohari-matrizeak egiteko gaitasuna dela eta, ZnO nanolaserrak gaur egungo GaAs gailuekin posible ez diren aplikazio askotan sar daitezke. Horrelako laserrak hazteko, ZnO nanoharria gas garraiatzeko metodoaren bidez sintetizatzen da, kristal epitaxialaren hazkundea katalizatzen duena. Lehenik eta behin, zafiro-substratua 1 nm ~ 3,5 nm-ko urrezko film lodiko geruza batekin estaltzen da, eta gero aluminazko itsasontzi batean jarri, materiala eta substratua 880 °C ~ 905 °C-ra berotzen dira amoniako fluxuan ekoizteko. Zn lurruna, eta gero Zn lurruna substratura garraiatzen da. 2 μm ~ 10 μm-ko nanohariak ebakidura hexagonala duten 2min ~ 10min-ko hazkuntza-prozesuan sortu ziren. Ikertzaileek aurkitu zuten ZnO nanoharriek 20nm eta 150nm arteko diametroa duen laser barrunbe naturala osatzen duela, eta bere diametroaren gehiengoa (%95) 70nm eta 100nm artekoa da. Nanoharileen igorpen estimulatua aztertzeko, ikertzaileek optikoki ponpatu zuten lagina negutegi batean, Nd:YAG laser baten laugarren irteera harmonikoarekin (266 nm-ko uhin-luzera, 3ns-ko pultsu-zabalera). Igorpen-espektroaren bilakaeran, argia ponparen potentzia areagotzearekin bat egiten da. Laseak ZnO nanoharriaren atalasea gainditzen duenean (40kW/cm inguru), punturik altuena agertuko da emisio-espektroan. Puntu altuen horien lerro-zabalera 0,3 nm baino txikiagoa da, hau da, atalasearen azpiko igorpen-erpinetik dagoen lerro-zabalera baino 1/50 baino gehiago. Lerro-zabalera estu hauek eta isurpen-intentsitatearen igoera azkarrak ikertzaileek ondorioztatu zuten igorpen estimulatua nanohari hauetan gertatzen dela. Hori dela eta, nanohari-matrize honek erresonatzaile natural gisa jardun dezake eta, horrela, mikro laser iturri ezin hobea bihur daiteke. Ikertzaileek uste dute uhin-luzera laburreko nanolaser hau konputazio optikoaren, informazioa biltegiratzeko eta nanoanalizatzailearen alorretan erabil daitekeela.
3. Putzu kuantikoak laserrak
2010 baino lehen eta ondoren, txip erdieroalean grabatutako lerro-zabalera 100 nm-ra edo gutxiagora iritsiko da, eta elektroi gutxi batzuk baino ez dira mugituko zirkuituan, eta elektroi bat handitzeak eta txikitzeak eragin handia izango du funtzionamenduan. zirkuitua. Arazo hau konpontzeko, putzu kuantikoen laserrak sortu ziren. Mekanika kuantikoan, elektroien higidura mugatzen eta kuantifikatzen dituen eremu potentzialari putzu kuantikoa deitzen zaio. Murrizketa kuantiko hau laser erdieroalearen geruza aktiboan energia-maila kuantikoak eratzeko erabiltzen da, energia-mailen arteko trantsizio elektronikoak laser-erradiazio kitzikatuan nagusi dezan, hau da, putzu kuantikoko laser bat. Bi motatako putzu kuantikoen laserrak daude: lerro kuantikoen laserrak eta puntu kuantikoen laserrak.
① Lerro kuantikoa laserra
Zientzialariek laser tradizionalak baino 1.000 aldiz indartsuagoak diren hari kuantikoko laserrak garatu dituzte, pauso handia emanez ordenagailu eta komunikazio gailu azkarragoak sortzeko bidean. Laserra, audioaren, bideoaren, Interneten eta beste komunikazio-modu batzuen abiadura handitu dezake zuntz optikoko sareen bidez, Yale Unibertsitateko, New Jerseyko Lucent Technologies Bell LABS eta Dresdengo Max Planck Fisika Institutuko zientzialariek garatu zuten. Alemania. Potentzia handiagoko laser hauek Errepikagailu garestien beharra murriztuko lukete, komunikazio-lerroan 80 km-tik behin (50 milia) instalatzen direnak, berriro ere zuntzean zehar bidaiatzen duten heinean (Errepikagailuak) bizitasun txikiagoa duten laser pultsuak sortuz.
Argitalpenaren ordua: 2023-06-15