Nanolazer rezonator hökmünde nanosim ýaly nanomateriallardan ýasalan we fotogyjyndyryjy ýa-da elektrik gyjyndyryjysy arkaly lazer çykaryp bilýän mikro we nano enjamlaryň bir görnüşidir. Bu lazeriň ölçegi köplenç ýüzlerçe mikron ýa-da hatda onlarça mikron bolýar we diametri nanometr tertibine çenli bolýar, bu bolsa geljekki inçe plýonkaly displeýiň, integrasiýa edilen optikanyň we beýleki ugurlaryň möhüm bölegidir.
Nanolazeriň klassifikasiýa:
1. Nanosim lazeri
2001-nji ýylda ABŞ-nyň Berkli şäherindäki Kaliforniýa uniwersitetiniň ylmy işgärleri adam saçynyň diňe müňden bir bölegine deň bolan nanooptik simde dünýäde iň kiçi lazeri - nanolazerleri döretdiler. Bu lazer diňe bir ultramelewşe lazerleri çykarman, eýsem gök reňkden çuň ultramelewşe reňke çenli lazerleri çykarmaga sazlanyp bilner. Barlagçylar arassa sink oksidi kristallaryndan lazer döretmek üçin ugurly epifitasiýa atly standart usuly ulandylar. Olar ilki bilen diametri 20 nm-den 150 nm-e çenli we uzynlygy 10 000 nm bolan altyn gatlakda emele gelen nanosimleri "ösdürdiler". Soňra, ylmy işgärler nanosimlerdäki arassa sink oksidi kristallaryny parnik astynda başga bir lazer bilen işjeňleşdirende, arassa sink oksidi kristallary diňe 17 nm tolkun uzynlygy bolan lazer çykardy. Şeýle nanolazerler ahyrsoňy himiki maddalary kesgitlemek we kompýuter diskleriniň we fotonik kompýuterleriň maglumat saklamak ukybyny gowulandyrmak üçin ulanylyp bilner.
2. Ultrafiolet nanolazer
Mikro-lazerleriň, mikro-disk lazerleriniň, mikro-halka lazerleriniň we kwantum uçgun lazerleriniň peýda bolmagyndan soň, himik Ýaň Peýdong we onuň Kaliforniýa uniwersitetindäki (Berkli) kärdeşleri otag temperaturasyndaky nanolazerleri ýasadylar. Bu sink oksidi nanolazeri ýagtylyk täsiri astynda 0,3 nm-den az çyzyk giňligi we 385 nm tolkun uzynlygy bolan lazeri çykaryp bilýär, bu bolsa dünýäde iň kiçi lazer we nanotehnologiýa ulanylyp öndürilen ilkinji amaly enjamlaryň biri hasaplanýar. Işläp düzmegiň başlangyç tapgyrynda barlagçylar bu ZnO nanolazeriniň öndürilmeginiň aňsatdygyny, ýokary ýagtylygy, kiçi ölçeglidigini we öndürijiliginiň GaN gök lazerlerine deň ýa-da hatda ondan hem gowydygyny çakladylar. Ýokary dykyzlykly nanosim massiwlerini ýasamak ukyby sebäpli, ZnO nanolazerleri häzirki GaAs enjamlary bilen mümkin bolmadyk köp ulanylyşlara girip bilýär. Şeýle lazerleri ösdürmek üçin ZnO nanosim epitaksial kristallaryň ösüşini katalizleýän gaz daşamak usuly bilen sintez edilýär. Ilki bilen, sapfir substraty 1 nm ~ 3,5 nm galyňlykdaky altyn plýonka gatlagy bilen örtülýär we soňra alýumin oksidi gaýygyna goýulýar, material we substrat Zn bugyny öndürmek üçin ammiak akymynda 880 ° C ~ 905 ° C çenli gyzdyrylýar, soňra Zn bugy substrata daşalýar. 2 minut ~ 10 minutlyk ösüş prosesinde altyburçluk kesiş meýdany bolan 2μm ~ 10μm nanosimler döredildi. Barlagçylar ZnO nanosiminiň diametri 20 nm-den 150 nm-e çenli bolan tebigy lazer boşlugyny emele getirýändigini we onuň diametriniň köp böleginiň (95%) 70 nm-den 100 nm-e çenlidigini anykladylar. Nanosimleriň höweslendirilen emissiýasyny öwrenmek üçin, barlagçylar nusgany optiki usulda Nd:YAG lazeriniň dördünji garmoniki çykyşy (266 nm tolkun uzynlygy, 3 ns impuls giňligi) bilen ýyladyşhanada pompaladylar. Emissiýa spektriniň ewolýusiýasy mahalynda, nasosyň kuwwatynyň artmagy bilen ýagtylyk öçürilýär. Lazerleme ZnO nanosiminiň bosagasyndan (takmynan 40kW/sm2) geçende, iň ýokary nokat emissiýa spektrinde peýda bolar. Bu iň ýokary nokatlaryň çyzyk giňligi 0,3 nm-den az, bu bolsa bosaganyň aşagyndaky emissiýa depesinden çyzyk giňliginden 1/50-den gowrak azdyr. Bu dar çyzyk giňlikleri we emissiýanyň intensiwliginiň çalt artmagy barlagçylaryň bu nanosimlerde stimullaşdyrylan emissiýanyň hakykatdanam bolýandygy barada netijä gelmegine sebäp boldy. Şonuň üçin bu nanosimler toplumy tebigy rezonator hökmünde hereket edip, şeýlelik bilen ideal mikro lazer çeşmesine öwrülip biler. Barlagçylar bu gysga tolkunly nanolazeriň optiki hasaplamalar, maglumat saklamak we nanoanalizator ulgamlarynda ulanylyp bilinjekdigine ynanýarlar.
3. Kwantum guýulary lazerleri
2010-njy ýyldan öň we soň, ýarymgeçiriji çipde oýulan çyzyk giňligi 100 nm ýa-da ondan az derejä ýeter we zynjyrda diňe birnäçe elektron hereket eder we elektronyň artmagy we azalmagy zynjyryň işine uly täsir eder. Bu meseläni çözmek üçin kwantum guýu lazerleri döredi. Kwantum mehanikasynda elektronlaryň hereketini çäklendirýän we olary kwantlaşdyrýan potensial meýdan kwantum guýusy diýilýär. Bu kwantum çäklendirmesi ýarymgeçiriji lazeriň işjeň gatlagynda kwantum energiýa derejelerini emele getirmek üçin ulanylýar, şonuň üçin energiýa derejeleriniň arasyndaky elektron geçiş kwantum guýusy lazer bolan lazeriň gyjyndyrylan şöhlelenmesine agdyklyk edýär. Kwantum guýusy lazerleriniň iki görnüşi bar: kwantum çyzyk lazerleri we kwantum nokat lazerleri.
① Kwantum çyzyk lazeri
Alymlar adaty lazerlerden 1000 esse güýçli bolan kwant simli lazerleri işläp düzdüler we has çalt kompýuterleri we aragatnaşyk enjamlaryny döretmekde uly ädim ätdiler. Süýümli-optiki torlar arkaly ses, wideo, internet we aragatnaşygyň beýleki görnüşleriniň tizligini ýokarlandyryp bilýän lazer Ýel uniwersitetiniň, Nýu-Jersi ştatyndaky Lucent Technologies Bell LABS kompaniýasynyň we Germaniýanyň Drezden şäherindäki Maks Plank fizika institutynyň alymlary tarapyndan işlenip düzüldi. Bu ýokary kuwwatly lazerler aragatnaşyk liniýasy boýunça her 80 km (50 mil) aralykda gurnalýan gymmat gaýtalaýjylara bolan zerurlygy azaldyp, süýümli arkaly geçende has az intensiwli lazer impulslaryny (Gaýtalaýjylary) öndürýär.
Ýerleşdirilen wagty: 2023-nji ýylyň 15-nji iýuny