Nanolazeri është një lloj mikro dhe nanopajisjeje e bërë nga nanomateriale të tilla si nanotel si rezonator dhe mund të lëshojë lazer nën fotongacmim ose ngacmim elektrik. Madhësia e këtij lazeri është shpesh vetëm qindra mikronë ose edhe dhjetëra mikronë, dhe diametri është deri në nanometra, gjë që është një pjesë e rëndësishme e ekranit të filmit të hollë në të ardhmen, optikës së integruar dhe fushave të tjera.
Klasifikimi i nanolaserit:
1. Lazer me nanotel
Në vitin 2001, studiuesit në Universitetin e Kalifornisë, Berkeley, në Shtetet e Bashkuara, krijuan lazerin më të vogël në botë - nanolazerët - në telin nanooptik vetëm një e mijta e gjatësisë së një fije floku njeriu. Ky lazer jo vetëm që lëshon lazerë ultravjollcë, por mund të akordohet edhe për të lëshuar lazerë që variojnë nga blu në ultravjollcë të thellë. Studiuesit përdorën një teknikë standarde të quajtur epifitim i orientuar për të krijuar lazerin nga kristalet e oksidit të zinkut të pastër. Ata fillimisht "kultivuan" nanotelat, domethënë, të formuar në një shtresë ari me një diametër prej 20 nm deri në 150 nm dhe një gjatësi prej 10,000 nm telash të oksidit të zinkut të pastër. Pastaj, kur studiuesit aktivizuan kristalet e oksidit të zinkut të pastër në nanotelat me një lazer tjetër nën serrë, kristalet e oksidit të zinkut të pastër emetuan një lazer me një gjatësi vale prej vetëm 17 nm. Nanolazerë të tillë përfundimisht mund të përdoren për të identifikuar kimikatet dhe për të përmirësuar kapacitetin e ruajtjes së informacionit të disqeve kompjuterike dhe kompjuterëve fotonikë.
2. Nanolazer ultravjollcë
Pas ardhjes së mikro-lazerëve, lazerëve me mikro-disqe, lazerëve me mikro-unaza dhe lazerëve kuantikë të ortekëve, kimisti Yang Peidong dhe kolegët e tij në Universitetin e Kalifornisë, Berkeley, prodhuan nanolazerë në temperaturë ambienti. Ky nanolazer me oksid zinku mund të lëshojë një lazer me një gjerësi vije më të vogël se 0.3 nm dhe një gjatësi vale prej 385 nm nën ngacmim drite, i cili konsiderohet të jetë lazeri më i vogël në botë dhe një nga pajisjet e para praktike të prodhuara duke përdorur nanoteknologjinë. Në fazën fillestare të zhvillimit, studiuesit parashikuan se ky nanolazer ZnO është i lehtë për t'u prodhuar, me shkëlqim të lartë, madhësi të vogël dhe performanca është e barabartë ose edhe më e mirë se lazerët blu GaN. Për shkak të aftësisë për të bërë vargje nanotelash me dendësi të lartë, nanolazerët ZnO mund të hyjnë në shumë aplikime që nuk janë të mundshme me pajisjet e sotme GaAs. Për të rritur lazerë të tillë, nanoteli ZnO sintetizohet me metodën e transportit të gazit e cila katalizon rritjen e kristalit epitaksial. Së pari, substrati i safirit vishet me një shtresë filmi ari me trashësi 1 nm~3.5 nm, dhe më pas vendoset në një varkë alumini, materiali dhe substrati nxehen në 880 °C ~905 °C në rrjedhën e amoniakut për të prodhuar avull Zn, dhe më pas avulli Zn transportohet në substrat. Nanotelat me përmasa 2μm~10μm me sipërfaqe tërthore gjashtëkëndore u gjeneruan në procesin e rritjes prej 2min~10min. Studiuesit zbuluan se nanoteli ZnO formon një zgavër natyrale lazeri me një diametër prej 20nm deri në 150nm, dhe pjesa më e madhe (95%) e diametrit të tij është 70nm deri në 100nm. Për të studiuar emetimin e stimuluar të nanotelave, studiuesit e pompuan optikisht mostrën në një serë me daljen e katërt harmonike të një lazeri Nd:YAG (gjatësi vale 266nm, gjerësi pulsi 3ns). Gjatë evolucionit të spektrit të emetimit, drita lamedohet me rritjen e fuqisë së pompës. Kur lazeri tejkalon pragun e nanotelit ZnO (rreth 40kW/cm), pika më e lartë do të shfaqet në spektrin e emetimit. Gjerësia e vijës së këtyre pikave më të larta është më pak se 0.3nm, që është më shumë se 1/50 më e vogël se gjerësia e vijës nga kulmi i emetimit nën prag. Këto gjerësi të ngushta vijash dhe rritje të shpejta të intensitetit të emetimit i çuan studiuesit në përfundimin se emetimi i stimuluar ndodh vërtet në këto nanotel. Prandaj, ky grup nanotelash mund të veprojë si një rezonator natyror dhe kështu të bëhet një burim ideal mikro lazeri. Studiuesit besojnë se ky nanolazer me gjatësi vale të shkurtër mund të përdoret në fushat e informatikës optike, ruajtjes së informacionit dhe nanoanalizuesit.
3. Lazerë kuantikë për puset
Para dhe pas vitit 2010, gjerësia e vijës së gdhendur në çipin gjysmëpërçues do të arrijë 100 nm ose më pak, dhe do të ketë vetëm disa elektrone që lëvizin në qark, dhe rritja dhe ulja e një elektroni do të ketë një ndikim të madh në funksionimin e qarkut. Për të zgjidhur këtë problem, lindën lazerët e puseve kuantike. Në mekanikën kuantike, një fushë potenciale që kufizon lëvizjen e elektroneve dhe i kuantizon ato quhet pus kuantik. Ky kufizim kuantik përdoret për të formuar nivele energjie kuantike në shtresën aktive të lazerit gjysmëpërçues, në mënyrë që kalimi elektronik midis niveleve të energjisë të dominojë rrezatimin e ngacmuar të lazerit, i cili është një lazer pusi kuantik. Ekzistojnë dy lloje lazerësh të puseve kuantike: lazerë të vijës kuantike dhe lazerë me pika kuantike.
① Lazer me linjë kuantike
Shkencëtarët kanë zhvilluar lazerë me tela kuantikë që janë 1,000 herë më të fuqishëm se lazerët tradicionalë, duke bërë një hap të madh drejt krijimit të kompjuterëve dhe pajisjeve të komunikimit më të shpejtë. Lazeri, i cili mund të rrisë shpejtësinë e audios, videos, internetit dhe formave të tjera të komunikimit përmes rrjeteve me fibra optike, u zhvillua nga shkencëtarët në Universitetin Yale, Lucent Technologies Bell LABS në New Jersey dhe Institutin Max Planck për Fizikë në Dresden, Gjermani. Këta lazerë me fuqi më të lartë do të zvogëlonin nevojën për Përsëritës të shtrenjtë, të cilët instalohen çdo 80 km (50 milje) përgjatë linjës së komunikimit, duke prodhuar përsëri impulse lazeri që janë më pak intensive ndërsa udhëtojnë nëpër fibër (Përsëritës).
Koha e postimit: 15 qershor 2023