የ nanolasers ጽንሰ-ሀሳብ እና ምደባ

ናኖላዘር ማይክሮ እና ናኖ መሳሪያ ሲሆን እንደ ናኖዌር እንደ ሬዞናተር ካሉ ናኖ ማቴሪያሎች የተሰራ እና በፎቶ ኤክስኬሽን ወይም በኤሌክትሪካል ማነቃቂያ ስር ሌዘርን ሊለቅ ይችላል። የዚህ ሌዘር መጠን ብዙውን ጊዜ በመቶዎች የሚቆጠሩ ማይክሮኖች ወይም አሥር ማይክሮኖች ብቻ ነው, እና ዲያሜትሩ እስከ ናኖሜትር ቅደም ተከተል ድረስ ነው, ይህም የወደፊቱ ቀጭን ፊልም ማሳያ, የተቀናጀ ኦፕቲክስ እና ሌሎች መስኮች አስፈላጊ አካል ነው.

የናኖላዘር ምደባ፡-

1. ናኖቪር ሌዘር

እ.ኤ.አ. በ 2001 በዩናይትድ ስቴትስ በካሊፎርኒያ ፣ በርክሌይ ዩኒቨርሲቲ ተመራማሪዎች በዓለም ላይ ትንሹን ሌዘር - ናኖላዘር - በናኖፕቲክ ሽቦ ላይ የፈጠሩት የሰው ፀጉር አንድ ሺህ የሚረዝም ነው። ይህ ሌዘር አልትራቫዮሌት ሌዘርን የሚያመነጭ ብቻ ሳይሆን ከሰማያዊ እስከ ጥልቅ አልትራቫዮሌት የሚደርሱ ጨረሮችን ለመለቀቅም ማስተካከል ይችላል። ተመራማሪዎቹ ሌዘርን ከንፁህ ዚንክ ኦክሳይድ ክሪስታሎች ለመፍጠር ኦረንቴድ ኤፒፊቴሽን የተባለ መደበኛ ቴክኒክ ተጠቅመዋል። በመጀመሪያ ናኖዋይሮችን "ያለማሉ" ማለትም ከ 20nm እስከ 150nm ዲያሜትር እና 10,000 nm ንጹህ ዚንክ ኦክሳይድ ሽቦዎች ባለው የወርቅ ንብርብር ላይ ተሠርተዋል. ከዚያም ተመራማሪዎቹ በ nanowires ውስጥ ያለውን ንጹህ ዚንክ ኦክሳይድ ክሪስታሎች ከግሪን ሃውስ ስር ከሌላ ሌዘር ጋር ሲያነቃቁ ንፁህ ዚንክ ኦክሳይድ ክሪስታሎች 17nm የሞገድ ርዝመት ያለው ሌዘር አወጡ። እንደነዚህ ያሉት ናኖላዘር ኬሚካሎችን ለመለየት እና የኮምፒተር ዲስኮችን እና የፎቶኒክ ኮምፒተሮችን የመረጃ ማከማቻ አቅም ለማሻሻል ይጠቅማሉ።

2. አልትራቫዮሌት nanolaser

ማይክሮ-ሌዘር፣ ማይክሮ-ዲስክ ሌዘር፣ ማይክሮ-ሪንግ ሌዘር እና ኳንተም አቫላንቼ ሌዘር መምጣት ተከትሎ ኬሚስት ያንግ ፒዶንግ እና ባልደረቦቹ በካሊፎርኒያ ዩኒቨርስቲ በርክሌይ ክፍል የሙቀት መጠን ናኖላዘር ሰርተዋል። ይህ ዚንክ ኦክሳይድ ናኖላዘር ከ0.3nm ባነሰ የመስመር ስፋት እና 385nm የሞገድ ርዝመት ያለው በብርሃን ማነቃቂያ ውስጥ ያለው ሌዘር ሊለቀቅ ይችላል፣ይህም በአለም ላይ ትንሹ ሌዘር እና ናኖቴክኖሎጂን በመጠቀም ከተመረቱ የመጀመሪያዎቹ ተግባራዊ መሳሪያዎች አንዱ ነው። በመጀመርያ የእድገት ደረጃ ላይ ተመራማሪዎቹ ይህ ZnO nanolaser ለማምረት ቀላል, ከፍተኛ ብሩህነት, አነስተኛ መጠን ያለው እና አፈፃፀሙ ከጋኤን ሰማያዊ ሌዘር ጋር እኩል ወይም እንዲያውም የተሻለ እንደሆነ ተንብየዋል. ከፍተኛ ጥግግት ናኖዋይር ድርድሮችን የመስራት ችሎታ ስላለው፣ ZnO nanolasers በዛሬው የGAAs መሳሪያዎች የማይቻሉ ብዙ መተግበሪያዎችን ማስገባት ይችላል። እንደዚህ አይነት ሌዘር ለማደግ ZnO nanowire በጋዝ መጓጓዣ ዘዴ የተዋሃደ ሲሆን ይህም የኤፒታክሲያል ክሪስታል እድገትን ያመጣል. በመጀመሪያ, ሰንፔር substrate 1 nm ~ 3.5nm ውፍረት ወርቅ ፊልም ንብርብር ጋር የተሸፈነ ነው, እና ከዚያም alumina ጀልባ ላይ አኖረው ቁሳዊ እና substrate ወደ አሞኒያ ፍሰት ውስጥ 880 ° C ~ 905 ° ሴ ወደ የጦፈ ናቸው ለማምረት. Zn በእንፋሎት ፣ እና ከዚያ የዚን እንፋሎት ወደ ንጣፍ ይተላለፋል። 2μm~10μm ያላቸው ናኖዋይሮች ባለ ስድስት ጎን ተሻጋሪ ስፋት ያላቸው በ2ደቂቃ-10 ደቂቃ የእድገት ሂደት ውስጥ ተፈጥረዋል። ተመራማሪዎቹ ZnO nanowire ከ 20nm እስከ 150nm ዲያሜትር ያለው የተፈጥሮ ሌዘር ክፍተት ይፈጥራል እና አብዛኛው (95%) ዲያሜትሩ ከ70nm እስከ 100nm ነው። ተመራማሪዎቹ የተቀሰቀሰውን የናኖዋይረስ ልቀትን ለማጥናት በኦፕቲካል ናሙናውን በግሪን ሃውስ ውስጥ አራተኛው የሃርሞኒክ ውጤት Nd:YAG laser (266nm የሞገድ ርዝመት፣ 3ns pulse width) አወጡት። በዝግመተ ለውጥ ስፔክትረም ውስጥ, ብርሃኑ በፓምፕ ሃይል መጨመር ላይ ይንጠለጠላል. ላሲንግ ከ ZnO nanowire (40 ኪ.ወ./ሴ.ሜ) ገደብ ሲያልፍ፣ ከፍተኛው ነጥብ በልቀቶች ስፔክትረም ውስጥ ይታያል። የእነዚህ ከፍተኛ ነጥቦች የመስመሩ ስፋት ከ0.3nm ያነሰ ሲሆን ይህም ከመስመሩ በታች ካለው ልቀት ጫፍ ከ1/50 ያነሰ ነው። እነዚህ ጠባብ የመስመሮች ስፋት እና ፈጣን የልቀት መጠን መጨመር ተመራማሪዎቹ የተነቃቃ ልቀት በእርግጥ በእነዚህ ናኖዋይሮች ውስጥ ይከሰታል ብለው እንዲደመድም አድርጓቸዋል። ስለዚህ ይህ ናኖዊር ድርድር እንደ ተፈጥሯዊ ሬዞናተር ሆኖ ሊያገለግል ስለሚችል ጥሩ የማይክሮ ሌዘር ምንጭ ይሆናል። ተመራማሪዎቹ ይህ የአጭር ሞገድ ርዝመት ያለው ናኖላዘር በኦፕቲካል ኮምፒዩቲንግ፣ በመረጃ ማከማቻ እና ናኖአናላይዘር ዘርፎች ላይ ሊውል እንደሚችል ያምናሉ።

3. የኳንተም ጉድጓድ ሌዘር

ከ 2010 በፊት እና በኋላ ፣ በሴሚኮንዳክተር ቺፕ ላይ የተቀረፀው የመስመር ስፋት 100nm ወይም ከዚያ በታች ይደርሳል ፣ እና በወረዳው ውስጥ የሚንቀሳቀሱ ጥቂት ኤሌክትሮኖች ብቻ ይኖራሉ ፣ እና የኤሌክትሮኖች መጨመር እና መቀነስ በሴሚኮንዳክተር ቺፕ ላይ ትልቅ ተፅእኖ ይኖረዋል ። ወረዳ. ይህንን ችግር ለመፍታት የኳንተም ጉድጓድ ሌዘር ተወልዷል. በኳንተም ሜካኒክስ የኤሌክትሮኖች እንቅስቃሴን የሚገድብ እና የሚለካው እምቅ መስክ ኳንተም ጉድጓድ ይባላል። ይህ የኳንተም ገደብ በሴሚኮንዳክተር ሌዘር ገባሪ ንብርብር ውስጥ የኳንተም ኢነርጂ ደረጃዎችን ለመመስረት ይጠቅማል፣በዚህም በሃይል ደረጃዎች መካከል ያለው የኤሌክትሮኒካዊ ሽግግር የሌዘርን የኩንተም ጉድጓድ ሌዘር ያለውን የደስታ ጨረር ይቆጣጠራል። ሁለት ዓይነት የኳንተም ጉድጓድ ሌዘር አሉ፡ የኳንተም መስመር ሌዘር እና የኳንተም ነጥብ ሌዘር።

① የኳንተም መስመር ሌዘር

ሳይንቲስቶች ፈጣን ኮምፒውተሮችን እና የመገናኛ መሳሪያዎችን ለመፍጠር ትልቅ እርምጃ በመውሰድ ከባህላዊ ሌዘር በ1,000 እጥፍ የበለጠ ሃይለኛ የሆነ የኳንተም ሽቦ ሌዘር ሠርተዋል። በፋይበር ኦፕቲክ ኔትወርኮች የድምጽ፣ የቪዲዮ፣ የኢንተርኔት እና ሌሎች የመገናኛ ዘዴዎችን ፍጥነት ለመጨመር የሚያስችል ሌዘር የተሰራው በዬል ዩኒቨርሲቲ ሳይንቲስቶች፣ ሉሰንት ቴክኖሎጂስ ቤል ላቢኤስ በኒው ጀርሲ እና በድሬዝደን በሚገኘው ማክስ ፕላንክ የፊዚክስ ተቋም ነው። ጀርመን። እነዚህ ከፍተኛ ኃይል ያላቸው ሌዘር በየ 80 ኪ.ሜ (50 ማይል) በመገናኛ መስመር ላይ የሚጫኑትን ውድ Repeaters ፍላጎትን ይቀንሳሉ, እንደገናም በፋይበር (Repeaters) ውስጥ በሚጓዙበት ጊዜ ያነሰ ኃይለኛ የሌዘር ጥራዞችን ይፈጥራሉ.