Nanolazeri është një lloj pajisjeje mikro dhe nano e cila është bërë nga nanomateriale si nanotela si rezonator dhe mund të lëshojë lazer nën fotoeksitim ose ngacmim elektrik. Madhësia e këtij lazeri është shpesh vetëm qindra mikronë apo edhe dhjetëra mikronë, dhe diametri është deri në rendin nanometër, i cili është një pjesë e rëndësishme e ekranit të ardhshëm të filmit të hollë, optikës së integruar dhe fushave të tjera.
Klasifikimi i nanolazerit:
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 të mijëtën e gjatësisë së një floku të njeriut. Ky lazer jo vetëm që lëshon lazer ultravjollcë, por gjithashtu mund të akordohet për të emetuar lazer 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 pastër të oksidit të zinkut. Ata fillimisht "kulturuan" nanotela, domethënë u formuan në një shtresë ari me një diametër prej 20 nm deri në 150 nm dhe një gjatësi prej 10,000 nm tela oksid zinku të pastër. Më pas, kur studiuesit aktivizuan kristalet e pastër të oksidit të zinkut në nanotela me një lazer tjetër nën serrë, kristalet e pastër të oksidit të zinkut emetuan një lazer me një gjatësi vale prej vetëm 17 nm. Nanolazerë të tillë mund të përdoren përfundimisht për të identifikuar kimikatet dhe për të përmirësuar kapacitetin e ruajtjes së informacionit të disqeve kompjuterike dhe kompjuterëve fotonik.
2. Nanolazer ultraviolet
Pas shfaqjes së mikro-lazerëve, lazerëve me mikro-disqe, lazerëve me mikro-unazë dhe lazerëve kuantikë të ortekut, kimisti Yang Peidong dhe kolegët e tij në Universitetin e Kalifornisë, Berkeley, bënë nanolazerë me temperaturë dhome. Ky nanolazer i oksidit të zinkut 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, shkëlqim i lartë, përmasa të vogla dhe performanca është e barabartë ose edhe më e mirë se lazerët blu GaN. Për shkak të aftësisë për të krijuar grupe nanotelash me densitet të lartë, nanolazerët ZnO mund të hyjnë në shumë aplikacione që nuk janë të mundshme me pajisjet e sotme GaAs. Për të rritur lazer të tillë, nanotela ZnO sintetizohet me metodën e transportit të gazit, e cila katalizon rritjen e kristaleve epitaksiale. Së pari, nënshtresa e safirit mbulohet me një shtresë prej 1 nm~3,5 nm film ari të trashë dhe më pas vendoset në një varkë alumini, materiali dhe nënshtresa nxehen në 880 ° C ~ 905 ° C në rrjedhën e amoniakut për të prodhuar Avulli Zn, dhe më pas avulli Zn transportohet në nënshtresë. Nanotela prej 2μm~10μm me sipërfaqe tërthore gjashtëkëndore u krijuan në procesin e rritjes prej 2min~10min. Studiuesit zbuluan se nanoteli ZnO formon një zgavër natyrale lazer me një diametër prej 20 nm deri në 150 nm, dhe shumica (95%) e diametrit të tij është 70 nm deri në 100 nm. Për të studiuar emetimin e stimuluar të nanotelave, studiuesit pompuan optikisht kampionin në një serë me daljen e katërt harmonike të një lazeri Nd:YAG (gjatësi vale 266 nm, gjerësi pulsi 3 ns). Gjatë evolucionit të spektrit të emetimit, drita mbyllet me rritjen e fuqisë së pompës. Kur larja tejkalon pragun e nanotelit ZnO (rreth 40 kW/cm), pika më e lartë do të shfaqet në spektrin e emetimit. Gjerësia e linjës së këtyre pikave më të larta është më pak se 0.3 nm, që është më shumë se 1/50 më pak se gjerësia e linjës nga kulmi i emetimit nën pragun. Këto gjerësi të ngushta linjash dhe rritje të shpejtë të intensitetit të emetimit i çuan studiuesit në përfundimin se emetimi i stimuluar ndodh vërtet në këto nanotela. Prandaj, ky grup nanotelash mund të veprojë si një rezonator natyror dhe kështu të bëhet një burim ideal mikro lazer. Studiuesit besojnë se ky nanolazer me gjatësi vale të shkurtër mund të përdoret në fushat e llogaritjes optike, ruajtjes së informacionit dhe nanoanalizuesit.
3. Lazerët e puseve kuantike
Para dhe pas vitit 2010, gjerësia e linjës e 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 qarku. Për të zgjidhur këtë problem, lindën lazerët kuantikë të puseve. 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 të energjisë 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 i pusit kuantik. Ekzistojnë dy lloje të lazerëve të puseve kuantike: lazerët e linjës kuantike dhe lazerët me pika kuantike.
① Lazer me linjë kuantike
Shkencëtarët kanë zhvilluar lazer me tela kuantike që janë 1000 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, videove, 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 Fizikën në Dresden. Gjermania. Këta lazer me fuqi më të lartë do të reduktonin nevojën për përsëritës të shtrenjtë, të cilët instalohen çdo 80 km (50 milje) përgjatë linjës së komunikimit, duke prodhuar përsëri pulse lazer që janë më pak intensive ndërsa udhëtojnë nëpër fibër (Përsëritësit).
Koha e postimit: Qershor-15-2023