Nanolazer, rezonator kimi nanotel kimi nanomateriallardan hazırlanmış və fotoqıcıqlandırma və ya elektrik həyəcanı altında lazer şüası yaya bilən bir növ mikro və nano cihazdır. Bu lazerin ölçüsü çox vaxt yalnız yüzlərlə mikron, hətta onlarla mikron olur və diametri nanometr sırasına qədərdir ki, bu da gələcək nazik təbəqəli displeyin, inteqrasiya olunmuş optikanın və digər sahələrin vacib hissəsidir.
Nanolazerin təsnifatı:
1. Nanotel lazer
2001-ci ildə ABŞ-dakı Kaliforniya Universitetinin tədqiqatçıları insan saçının uzunluğunun yalnız mində biri qədər olan nanooptik məftildə dünyanın ən kiçik lazerini - nanolazerləri - yaratdılar. Bu lazer yalnız ultrabənövşəyi lazerlər yaymır, həm də mavidən dərin ultrabənövşəyiyə qədər lazerlər yaymaq üçün tənzimlənə bilər. Tədqiqatçılar təmiz sink oksid kristallarından lazer yaratmaq üçün yönümlü epifitasiya adlanan standart bir texnikadan istifadə etdilər. Əvvəlcə nanotelləri "becərdilər", yəni diametri 20 nm-dən 150 nm-ə qədər və uzunluğu 10.000 nm olan təmiz sink oksid telləri üzərində formalaşdırdılar. Daha sonra, tədqiqatçılar nanotellərdəki təmiz sink oksid kristallarını istixana altında başqa bir lazerlə aktivləşdirdikdə, təmiz sink oksid kristalları yalnız 17 nm dalğa uzunluğunda lazer yaydı. Bu cür nanolazerlər nəticədə kimyəvi maddələri müəyyən etmək və kompüter disklərinin və fotonik kompüterlərin məlumat saxlama tutumunu artırmaq üçün istifadə edilə bilər.
2. Ultrabənövşəyi nanolazer
Mikro-lazerlərin, mikro-disk lazerlərinin, mikro-halqa lazerlərinin və kvant uçqunu lazerlərinin meydana gəlməsindən sonra, Berklidəki Kaliforniya Universitetindən kimyaçı Yanq Peydonq və həmkarları otaq temperaturunda nanolazerlər hazırladılar. Bu sink oksidi nanolazeri işıq həyəcanı altında 0,3 nm-dən az xətt eni və 385 nm dalğa uzunluğu olan lazer buraxa bilir ki, bu da dünyanın ən kiçik lazeri və nanotexnologiyadan istifadə edərək istehsal edilən ilk praktik cihazlardan biri hesab olunur. İnkişafın ilkin mərhələsində tədqiqatçılar bu ZnO nanolazerinin istehsalının asan, yüksək parlaqlıqlı, kiçik ölçülü və performansının GaN mavi lazerlərinə bərabər və ya hətta daha yaxşı olduğunu proqnozlaşdırdılar. Yüksək sıxlıqlı nanotel massivləri yaratmaq qabiliyyətinə görə ZnO nanolazerləri bugünkü GaAs cihazları ilə mümkün olmayan bir çox tətbiqə daxil ola bilər. Belə lazerlərin yetişdirilməsi üçün ZnO nanotel epitaksial kristal böyüməsini katalizləşdirən qaz nəqli üsulu ilə sintez edilir. Əvvəlcə sapfir substratı 1 nm ~ 3.5 nm qalınlığında qızıl təbəqə ilə örtülür və sonra alüminium oksidi qayığına qoyulur, material və substrat ammonyak axınında 880 ° C ~ 905 ° C-yə qədər qızdırılır ki, Zn buxarı əmələ gəlsin və sonra Zn buxarı substrata daşınır. Altıbucaqlı en kəsiyi sahəsi olan 2μm ~ 10μm ölçülü nanotellər 2 dəqiqə ~ 10 dəqiqəlik böyümə prosesində yaradılıb. Tədqiqatçılar ZnO nanotelinin diametri 20 nm ilə 150 nm arasında olan təbii lazer boşluğu əmələ gətirdiyini və diametrinin çox hissəsinin (95%) 70 nm ilə 100 nm arasında olduğunu aşkar ediblər. Nanotellərin stimullaşdırılmış emissiyasını öyrənmək üçün tədqiqatçılar nümunəni optik olaraq Nd:YAG lazerinin dördüncü harmonik çıxışı (266 nm dalğa uzunluğu, 3 ns impuls eni) ilə istixanada pompalayıblar. Emissiya spektrinin təkamülü zamanı işıq nasos gücünün artması ilə azalır. Lazerləmə ZnO nanotelinin həddini (təxminən 40 kVt/sm2) aşdıqda, emissiya spektrində ən yüksək nöqtə görünəcək. Bu ən yüksək nöqtələrin xətti eni 0,3 nm-dən azdır ki, bu da emissiya təpəsindən xətt enindən 1/50-dən çox azdır. Bu dar xətt eni və emissiya intensivliyindəki sürətli artımlar tədqiqatçıları stimullaşdırılmış emissiyanın həqiqətən də bu nanotellərdə baş verdiyi qənaətinə gəlməyə vadar etdi. Buna görə də, bu nanotel massivi təbii rezonator kimi çıxış edə və beləliklə ideal mikro lazer mənbəyinə çevrilə bilər. Tədqiqatçılar hesab edirlər ki, bu qısa dalğalı nanolazer optik hesablama, informasiya saxlama və nanoanalizator sahələrində istifadə edilə bilər.
3. Kvant quyusu lazerləri
2010-cu ildən əvvəl və sonra yarımkeçirici çipdə həkk olunmuş xətt eni 100 nm və ya daha az olacaq və dövrədə yalnız bir neçə elektron hərəkət edəcək və elektronun artması və azalması dövrənin işinə böyük təsir göstərəcək. Bu problemi həll etmək üçün kvant quyusu lazerləri yarandı. Kvant mexanikasında elektronların hərəkətini məhdudlaşdıran və onları kvantlaşdıran potensial sahə kvant quyusu adlanır. Bu kvant məhdudiyyəti yarımkeçirici lazerin aktiv təbəqəsində kvant enerji səviyyələrini yaratmaq üçün istifadə olunur ki, enerji səviyyələri arasındakı elektron keçid kvant quyusu lazeri olan lazerin həyəcanlanmış şüalanmasına hakim olsun. Kvant quyusu lazerlərinin iki növü var: kvant xətti lazerləri və kvant nöqtə lazerləri.
① Kvant xətti lazeri
Alimlər ənənəvi lazerlərdən 1000 dəfə daha güclü olan kvant naqilli lazerlər hazırlayıblar və daha sürətli kompüterlər və rabitə cihazları yaratmaq istiqamətində böyük bir addım atıblar. Fiber-optik şəbəkələr üzərindən səs, video, internet və digər rabitə formalarının sürətini artıra bilən lazer, Yel Universiteti, Nyu-Cersi ştatındakı Lucent Technologies Bell LABS və Almaniyanın Drezden şəhərindəki Maks Plank Fizika İnstitutunun alimləri tərəfindən hazırlanıb. Bu daha yüksək güclü lazerlər, rabitə xətti boyunca hər 80 km (50 mil) məsafədə quraşdırılan bahalı təkrarlayıcılara ehtiyacı azaldacaq və yenə də lifdən keçdikcə daha az intensiv olan lazer impulsları (Təkrarlayıcılar) istehsal edəcək.
Yazı vaxtı: 15 iyun 2023