Нанолазер - резонатор буларак наноматериаллардан ясалган һәм фотокузгату яки электр кузгату вакытында лазер чыгара ала торган микро һәм нано җайланма төре. Бу лазерның зурлыгы еш кына йөзләрчә микрон яки хәтта дистәләгән микрон гына, ә диаметры нанометр тәртибенә кадәр, бу киләчәк юка пленка дисплейы, интеграцияләнгән оптика һәм башка өлкәләрнең мөһим өлеше.
Нанолазерның классификациясе:
1. Наночыбыклы лазер
2001 елда АКШның Беркли шәһәрендәге Калифорния Университеты тикшеренүчеләре дөньядагы иң кечкенә лазерны - нанолазерларны - кеше чәченең меңнән бер өлешен генә тәшкил итүче нанооптик чыбыкта ясадылар. Бу лазер ультрафиолет лазерларын гына түгел, ә зәңгәрдән алып тирән ультрафиолетка кадәрге лазерларны да чыгарырлык итеп көйләргә мөмкин. Тикшеренүчеләр саф цинк оксиды кристалларыннан лазер ясау өчен ориентацияләнгән эпифитация дип аталган стандарт ысулны кулландылар. Алар башта наночыбыкларны "культураладылар", ягъни диаметры 20 нмнан 150 нмга кадәр һәм озынлыгы 10 000 нм булган алтын катламда формалаштырдылар. Аннары, тикшеренүчеләр наночкычлардагы саф цинк оксиды кристалларын парник астындагы башка лазер белән активлаштырганда, саф цинк оксиды кристаллары нибары 17 нм дулкын озынлыгындагы лазер чыгарды. Мондый нанолазерлар ахыр чиктә химик матдәләрне ачыклау һәм компьютер дискларының һәм фотоник компьютерларның мәгълүмат саклау сыйдырышлыгын яхшырту өчен кулланылырга мөмкин.
2. Ультрафиолет нанолазеры
Микролазерлар, микродиск лазерлары, микро-боҗра лазерлары һәм квант кар ишелмәсе лазерлары барлыкка килгәннән соң, Калифорния Университетындагы химик Ян Пэйдун һәм аның хезмәттәшләре, Берклидагы бүлмә температурасында нанолазерлар ясадылар. Бу цинк оксиды нанолазеры яктылык кузгату астында 0,3 нм дан кимрәк сызык киңлеге һәм 385 нм дулкын озынлыгы булган лазер чыгара ала, бу дөньядагы иң кечкенә лазер һәм нанотехнологияләр кулланып җитештерелгән беренче практик җайланмаларның берсе дип санала. Эшкәртүнең башлангыч этабында тикшеренүчеләр бу ZnO нанолазерын җитештерү җиңел, югары яктылыклы, кечкенә зурлыкта һәм GaN зәңгәр лазерларына тиң яки хәтта аннан да яхшырак дип фаразладылар. Югары тыгызлыктагы наночыбык массивларын ясау мөмкинлеге аркасында, ZnO нанолазерлары бүгенге GaAs җайланмалары белән мөмкин булмаган күп кушымталарга керә ала. Мондый лазерларны үстерү өчен, ZnO наночыбыгы газ транспорты ысулы белән синтезлана, ул эпитаксиаль кристалл үсешен катализлый. Башта сапфир субстрат 1 нм ~ 3,5 нм калынлыктагы алтын пленка катламы белән каплана, аннары аны алюминий оксиды көймәсенә куялар, материал һәм субстрат аммиак агымында 880 ° C ~ 905 ° C кадәр җылытыла, Zn пары җитештерелә, аннары Zn пары субстратка күчерелә. 2 минут ~ 10 минутлык үсеш процессында алты почмаклы кисемтә мәйданы булган 2 мкм ~ 10 мкм наночыбыклар барлыкка килде. Тикшеренүчеләр ZnO наночыбыгының диаметры 20 нм - 150 нм булган табигый лазер куышлыгы барлыкка китерүен һәм аның диаметрының күпчелек өлеше (95%) 70 нм - 100 нм булуын ачыкладылар. Наночыбыкларның стимуллаштырылган нурланышын өйрәнү өчен, тикшеренүчеләр үрнәкне оптик рәвештә Nd:YAG лазерының дүртенче гармоник чыгышы белән парникта насосладылар (266 нм дулкын озынлыгы, 3 нс импульс киңлеге). Нурланыш спектры эволюциясе барышында яктылык насос көче арту белән йомшара. Лазерлаштыру ZnO наночыбыгы бусагасыннан (якынча 40 кВт/см2) артып китсә, иң югары нокта нурланыш спектрында күренәчәк. Бу иң югары нокталарның сызык киңлеге 0,3 нм дан кимрәк, бу бусага астындагы нурланыш түбәсеннән сызык киңлегеннән 1/50 өлештән артык кимрәк. Бу тар сызык киңлекләре һәм нурланыш интенсивлыгының тиз артуы тикшеренүчеләрне стимуллаштырылган нурланыш чыннан да бу наночыбыкларда була дигән нәтиҗәгә китерде. Шуңа күрә бу наночыбык массивы табигый резонатор булып хезмәт итә ала һәм шулай итеп идеаль микролазер чыганагына әйләнә ала. Тикшеренүчеләр бу кыска дулкынлы нанолазерны оптик исәпләү, мәгълүмат саклау һәм наноанализатор өлкәләрендә кулланырга мөмкин дип саныйлар.
3. Квант коелары лазерлары
2010 елга кадәр һәм аннан соң ярымүткәргеч чипта уеп ясалган сызык киңлеге 100 нм яки аннан да кимрәккә җитәчәк, һәм схемада берничә электрон гына хәрәкәт итәчәк, һәм электронның артуы һәм кимүе схеманың эшенә зур йогынты ясаячак. Бу проблеманы хәл итү өчен квант кое лазерлары барлыкка килде. Квант механикасында электроннарның хәрәкәтен чикләүче һәм аларны квантлаштыручы потенциал кыры квант коесы дип атала. Бу квант чикләү ярымүткәргеч лазерның актив катламында квант энергия дәрәҗәләрен формалаштыру өчен кулланыла, шуңа күрә энергия дәрәҗәләре арасындагы электрон күчеш квант коесы лазеры булган лазерның кузгатылган нурланышын өстенлек итә. Квант коесы лазерларының ике төре бар: квант сызык лазерлары һәм квант нокталы лазерлар.
① Квант сызыклы лазер
Галимнәр традицион лазерларга караганда 1000 тапкыр көчлерәк квант чыбыклы лазерлар эшләделәр, тизрәк компьютерлар һәм элемтә җайланмалары булдыру юлында зур адым ясадылар. Аудио, видео, Интернет һәм оптик җепсел челтәрләре аша башка элемтә төрләренең тизлеген арттыра алырлык лазер Йель университеты, Нью-Джерсидагы Lucent Technologies Bell LABS һәм Германиянең Дрезден шәһәрендәге Макс Планк физика институты галимнәре тарафыннан эшләнгән. Бу югарырак куәтле лазерлар элемтә линиясе буйлап һәр 80 км (50 миль) саен урнаштырыла торган кыйммәтле кабатлагычларга ихтыяҗны киметәчәк, алар янәдән җепсел аша үткәндә азрак интенсивлы лазер импульсларын (Кайталагычлар) җитештерәчәк.
Бастырылган вакыты: 2023 елның 15 июне