مفهوم وتصنيف نانولز

Nanolaser هو نوع من الجهاز الدقيق والنيانو المصنوع من المواد النانوية مثل الأسلاك النانوية كمرنان ويمكن أن ينبعث من الليزر تحت photoxcitation أو الإثارة الكهربائية. غالبًا ما يكون حجم هذا الليزر فقط مئات الميكرونات أو حتى عشرات الميكرون ، ويصل القطر إلى ترتيب النانومتر ، وهو جزء مهم من عرض الفيلم الرقيق المستقبلي والبصريات المتكاملة وغيرها من الحقول.

تصنيف النانولاس:

1. ليزر نانوي

في عام 2001 ، أنشأ باحثون في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، في الولايات المتحدة ، أصغر ليزر في العالم-نانولز-على السلك النانوي فقط من طول الشعر البشري. هذا الليزر لا ينبعث فقط من الأشعة فوق البنفسجية ، ولكن يمكن أيضًا ضبطه على انبعاث الليزر الذي يتراوح من الأشعة فوق البنفسجية الأزرق إلى العميق. استخدم الباحثون تقنية قياسية تسمى epiphytation الموجهة لإنشاء الليزر من بلورات أكسيد الزنك النقي. هم أولاً "الأسلاك النانوية" ، أي ، تشكلت على طبقة ذهبية يبلغ قطرها من 20 نانومتر إلى 150 نانومتر وطول 10000 نانومتر من أسلاك أكسيد الزنك النقي. ثم ، عندما قام الباحثون بتنشيط بلورات أكسيد الزنك النقي في الأسلاك النانوية مع ليزر آخر تحت الدفيئة ، فإن بلورات أكسيد الزنك النقية تنبعث من الليزر بطول موجة يبلغ 17 نانومتر فقط. يمكن استخدام مثل هذه النانولز في نهاية المطاف لتحديد المواد الكيميائية وتحسين سعة تخزين المعلومات لأقراص الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر الضوئية.

2. الأشعة فوق البنفسجية النانول

في أعقاب ظهور Lasers Micro ، وليزر القرص الدقيق ، وليزر الحلقات الدقيقة ، وليزر الكمومي ، والكيميائي يانغ Peidong وزملاؤه في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، جعل درجة حرارة النانول في درجة حرارة الغرفة. يمكن أن ينبعث نانولاسر أكسيد الزنك هذا الليزر الذي يقل عن 0.3 نانومتر وطول موجة يبلغ 385 نانومتر تحت الإثارة الخفيفة ، والذي يعتبر أصغر ليزر في العالم وواحد من أول الأجهزة العملية المصنعة باستخدام تقنية النانو. في المرحلة الأولية من التطوير ، توقع الباحثون أن هذا ZnO Nanolaser سهل التصنيع ، والسطوع العالي ، والحجم الصغير ، والأداء يساوي أو حتى أفضل من ليزر Gan Blue. نظرًا للقدرة على صنع صفائف عالية الكثافة من الأسلاك النانوية ، يمكن لـ ZnO nanolasers إدخال العديد من التطبيقات غير الممكنة مع أجهزة GaAs اليوم. من أجل زراعة مثل هذه الليزر ، يتم تصنيع ZnO nanowire بواسطة طريقة نقل الغاز التي تحفز نمو البلورة الفوقية. أولاً ، تم تغليف الركيزة الياقوت بطبقة من فيلم ذهبي سميك من 1 نانومتر ، ثم تضعه على قارب من الألومينا ، يتم تسخين المادة والركيزة إلى 880 درجة مئوية ~ 905 درجة مئوية في تدفق الأمونيا لإنتاج البخار Zn ، ثم يتم نقل البخار Zn إلى الركيزة. تم إنشاء الأسلاك النانوية من 2μm ~ 10μm مع مساحة مستعرضة سداسية في عملية النمو لمدة 2 دقيقة ~ 10 دقيقة. وجد الباحثون أن ZnO nanowire يشكل تجويفًا طبيعيًا ليزرًا يبلغ قطره من 20 نانومتر إلى 150 نانومتر ، ومعظم (95 ٪) من قطره يتراوح بين 70 نانومتر إلى 100 نانومتر. لدراسة انبعاثات الأسلاك النانوية ، قام الباحثون بضخ العينة بصريًا في دفيئة مع الناتج التوافقي الرابع لليزر ND: YAG (طول الموجة 266NM ، عرض نبض 3NS). أثناء تطور طيف الانبعاث ، يتم إلقاء الضوء على زيادة طاقة المضخة. عندما يتجاوز الليزر عتبة ZnO Nanowire (حوالي 40 كيلو وات/سم) ، ستظهر أعلى نقطة في طيف الانبعاثات. يبلغ عرض خط هذه النقاط أعلى 0.3nm ، وهو أقل من 1/50 من عرض الخط من قمة الانبعاثات أسفل العتبة. أدت هذه الخطوط الضيقة والزيادات السريعة في شدة الانبعاثات إلى استنتاج أن الانبعاثات المحفزة يحدث بالفعل في هذه الأسلاك النانوية. لذلك ، يمكن أن تعمل صفيف الأسلاك النانوية هذه كمرنان طبيعي وبالتالي تصبح مصدرًا مثاليًا ليزرًا صغيرًا. يعتقد الباحثون أنه يمكن استخدام هذا النانول النانول الطول الموجي في مجالات الحوسبة البصرية وتخزين المعلومات والمحلول النانوي.

3. ليزر بئر الكم

قبل وبعد عام 2010 ، سيصل عرض الخط المحفور على شريحة أشباه الموصلات إلى 100 نانومتر أو أقل ، وسيكون هناك سوى عدد قليل من الإلكترونات تتحرك في الدائرة ، وسيكون لزيادة ونقص الإلكترون تأثير كبير على تشغيل الدائرة. لحل هذه المشكلة ، ولدت ليزر البئر. في ميكانيكا الكم ، يسمى الحقل المحتمل الذي يقيد حركة الإلكترونات ويقوم بتقديم كمياتها ببئر الكم. يتم استخدام هذا القيد الكمومي لتشكيل مستويات الطاقة الكمومية في الطبقة النشطة من ليزر أشباه الموصلات ، بحيث يهيمن الانتقال الإلكتروني بين مستويات الطاقة على الإشعاع المتحمس للليزر ، وهو ليزر بئر الكم. هناك نوعان من الليزر البئر الكمومي: ليزر خط الكم وليزر النقطات الكمومية.

① ليزر الخط الكمي

قام العلماء بتطوير ليزر الأسلاك الكمومية التي تقع أكثر من 1000 مرة من الليزر التقليدي ، مع اتخاذ خطوة كبيرة نحو إنشاء أجهزة كمبيوتر وأجهزة اتصال أسرع. تم تطوير الليزر ، الذي يمكن أن يزيد من سرعة الصوت والفيديو والإنترنت وغيرها من أشكال التواصل على شبكات الألياف البصرية ، من قبل العلماء في جامعة ييل ، و Bell Labs Lucent Technologies في نيو جيرسي ومعهد ماكس بلانك للفيزياء في درسدن ، ألمانيا. من شأن الليزر ذي الطاقة العالية أن تقلل من الحاجة إلى مباهج باهظة الثمن ، والتي يتم تثبيتها كل 80 كم (50 ميلًا) على طول خط الاتصال ، وتنتج مرة أخرى نبضات ليزر أقل كثافة أثناء سفرها عبر الألياف (رواسب).