Nanolaser kuwi piranti mikro lan nano sing digawe saka nanomaterial kaya ta nanowire minangka resonator lan bisa ngetokake laser ing sangisore fotoeksitasi utawa eksitasi listrik. Ukuran laser iki asring mung atusan mikron utawa malah puluhan mikron, lan diametere nganti urutan nanometer, sing minangka bagean penting saka tampilan film tipis ing mangsa ngarep, optik terintegrasi, lan bidang liyane.
Klasifikasi nanolaser:
1. Laser kawat nano
Ing taun 2001, para peneliti ing Universitas California, Berkeley, ing Amerika Serikat, nggawe laser paling cilik ing donya – nanolaser – ing kabel nanooptik sing mung sepersewu dawane rambut manungsa. Laser iki ora mung ngetokake laser ultraviolet, nanging uga bisa disetel kanggo ngetokake laser wiwit saka biru nganti ultraviolet jero. Para peneliti nggunakake teknik standar sing diarani epifitasi berorientasi kanggo nggawe laser saka kristal seng oksida murni. Pisanan, dheweke "ngkultur" kawat nano, yaiku, dibentuk ing lapisan emas kanthi diameter 20nm nganti 150nm lan dawane 10.000 nm kawat seng oksida murni. Banjur, nalika para peneliti ngaktifake kristal seng oksida murni ing kawat nano nganggo laser liyane ing sangisore omah kaca, kristal seng oksida murni ngetokake laser kanthi dawa gelombang mung 17nm. Nanolaser kasebut pungkasane bisa digunakake kanggo ngenali bahan kimia lan ningkatake kapasitas panyimpenan informasi disk komputer lan komputer fotonik.
2. Nanolaser ultraviolet
Sawisé anané mikro-laser, laser mikro-cakram, laser mikro-cincin, lan laser longsoran kuantum, ahli kimia Yang Peidong lan kolegané ing Universitas California, Berkeley, nggawé nanolaser suhu ruangan. Nanolaser seng oksida iki bisa ngetokaké laser kanthi jembar garis kurang saka 0,3nm lan dawa gelombang 385nm ing sangisoré eksitasi cahya, sing dianggep minangka laser paling cilik ing donya lan salah sawijining piranti praktis pisanan sing diprodhuksi nggunakaké nanoteknologi. Ing tahap awal pangembangan, para peneliti prédhiksi yèn nanolaser ZnO iki gampang diprodhuksi, padhange dhuwur, ukuran cilik, lan kinerjané padha utawa malah luwih apik tinimbang laser biru GaN. Amarga kemampuané nggawé array nanowire kapadhetan dhuwur, nanolaser ZnO bisa mlebu ing akèh aplikasi sing ora bisa ditindakaké karo piranti GaAs saiki. Kanggo nuwuhaké laser kasebut, nanowire ZnO disintesis kanthi metode transportasi gas sing ngatalisis pertumbuhan kristal epitaksial. Kapisan, substrat safir dilapisi lapisan film emas kandel 1 nm ~ 3,5 nm, banjur dilebokake ing prau alumina, bahan lan substrat dipanasake nganti 880 ° C ~ 905 ° C ing aliran amonia kanggo ngasilake uap Zn, banjur uap Zn diangkut menyang substrat. Kawat nano 2μm ~ 10μm kanthi area penampang heksagonal digawe ing proses pertumbuhan 2 menit ~ 10 menit. Para peneliti nemokake yen kawat nano ZnO mbentuk rongga laser alami kanthi diameter 20 nm nganti 150 nm, lan sebagian besar (95%) diametere yaiku 70 nm nganti 100 nm. Kanggo nyinaoni emisi stimulasi kawat nano, para peneliti ngompa sampel kanthi optik ing omah kaca kanthi output harmonik kaping papat saka laser Nd:YAG (panjang gelombang 266 nm, jembar pulsa 3ns). Sajrone evolusi spektrum emisi, cahya di-lame kanthi nambah daya pompa. Nalika laser ngluwihi ambang batas kawat nano ZnO (udakara 40kW/cm), titik paling dhuwur bakal katon ing spektrum emisi. Jembar garis saka titik paling dhuwur iki kurang saka 0,3nm, sing luwih saka 1/50 kurang saka jembar garis saka simpul emisi ing ngisor ambang batas. Jembar garis sing sempit iki lan peningkatan intensitas emisi sing cepet ndadekake para peneliti nyimpulake yen emisi sing distimulasi pancen kedadeyan ing kawat nano iki. Mulane, susunan kawat nano iki bisa tumindak minangka resonator alami lan kanthi mangkono dadi sumber laser mikro sing ideal. Para peneliti percaya yen nanolaser dawa gelombang cendhak iki bisa digunakake ing bidang komputasi optik, panyimpenan informasi lan nanoanalyzer.
3. Laser sumur kuantum
Sadurunge lan sawise taun 2010, jembar garis sing diukir ing chip semikonduktor bakal tekan 100nm utawa kurang, lan mung bakal ana sawetara elektron sing obah ing sirkuit, lan paningkatan lan penurunan elektron bakal duwe pengaruh gedhe marang operasi sirkuit kasebut. Kanggo ngatasi masalah iki, laser sumur kuantum lair. Ing mekanika kuantum, medan potensial sing mbatesi gerakan elektron lan ngkuantisasi diarani sumur kuantum. Kendala kuantum iki digunakake kanggo mbentuk tingkat energi kuantum ing lapisan aktif laser semikonduktor, saengga transisi elektronik antarane tingkat energi ndominasi radiasi laser sing tereksitasi, yaiku laser sumur kuantum. Ana rong jinis laser sumur kuantum: laser garis kuantum lan laser titik kuantum.
① Laser garis kuantum
Para ilmuwan wis ngembangake laser kawat kuantum sing 1.000 kali luwih kuat tinimbang laser tradisional, njupuk langkah gedhe kanggo nggawe komputer lan piranti komunikasi sing luwih cepet. Laser, sing bisa nambah kecepatan audio, video, Internet, lan bentuk komunikasi liyane liwat jaringan serat optik, dikembangake dening para ilmuwan ing Universitas Yale, Lucent Technologies Bell LABS ing New Jersey lan Institut Fisika Max Planck ing Dresden, Jerman. Laser kanthi daya sing luwih dhuwur iki bakal nyuda kabutuhan Repeater sing larang, sing dipasang saben 80 km (50 mil) ing sadawane jalur komunikasi, maneh ngasilake pulsa laser sing kurang kuat nalika lelungan liwat serat (Repeater).
Wektu kiriman: 15 Juni 2023