แนวคิดและการจำแนกประเภทของนาโน

Nanolaser เป็นอุปกรณ์ขนาดเล็กและนาโนซึ่งทำจากวัสดุนาโนเช่นนาโนเทอร์เป็นตัวสะท้อนและสามารถปล่อยเลเซอร์ภายใต้การถ่ายภาพด้วยแสงหรือการกระตุ้นด้วยไฟฟ้า ขนาดของเลเซอร์นี้มักจะมีเพียงหลายร้อยไมครอนหรือแม้กระทั่งหลายสิบไมครอนและเส้นผ่านศูนย์กลางขึ้นอยู่กับลำดับนาโนเมตรซึ่งเป็นส่วนสำคัญของการแสดงฟิล์มบางในอนาคตออพติกแบบบูรณาการและสาขาอื่น ๆ

การจำแนกประเภทของนาโน:

1. เลเซอร์ nanowire

ในปี 2544 นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์ในสหรัฐอเมริกาได้สร้างเลเซอร์ที่เล็กที่สุดในโลก-นาโน-บนลวด nanooptic เพียงหนึ่งในพันของความยาวของเส้นผมมนุษย์ เลเซอร์นี้ไม่เพียง แต่ปล่อยเลเซอร์อัลตราไวโอเลตเท่านั้น แต่ยังสามารถปรับแต่งเลเซอร์ได้ตั้งแต่สีน้ำเงินไปจนถึงอัลตราไวโอเลตลึก นักวิจัยใช้เทคนิคมาตรฐานที่เรียกว่า epiphytation ที่มุ่งเน้นเพื่อสร้างเลเซอร์จากผลึกซิงค์ออกไซด์บริสุทธิ์ พวกเขาเป็นครั้งแรกที่ "เพาะเลี้ยง" นาโนนั่นคือเกิดขึ้นบนชั้นทองที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20nm ถึง 150nm และความยาว 10,000 นาโนเมตรลวดซิงค์ออกไซด์บริสุทธิ์ จากนั้นเมื่อนักวิจัยเปิดใช้งานผลึกซิงค์ออกไซด์บริสุทธิ์ในนาโนวูร์ร์ด้วยเลเซอร์อื่นภายใต้เรือนกระจกผลึกซิงค์ออกไซด์บริสุทธิ์ปล่อยเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นเพียง 17nm ในที่สุดนาโนดังกล่าวสามารถใช้ในการระบุสารเคมีและปรับปรุงความสามารถในการจัดเก็บข้อมูลของดิสก์คอมพิวเตอร์และคอมพิวเตอร์โทนิค

2. นาโนอัลตราไวโอเลต

หลังจากการถือกำเนิดของไมโครเลเซอร์เลเซอร์ขนาดเล็กเลเซอร์เลเซอร์ไมโครแหวนและเลเซอร์ควอนตัมหิมะถล่มนักเคมีหยางเพโดงและเพื่อนร่วมงานของเขาที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์ทำนาโนอุณหภูมิห้อง nanolaser สังกะสีออกไซด์นี้สามารถปล่อยเลเซอร์ด้วย linewidth น้อยกว่า 0.3nm และความยาวคลื่น 385nm ภายใต้การกระตุ้นด้วยแสงซึ่งถือว่าเป็นเลเซอร์ที่เล็กที่สุดในโลกและเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ปฏิบัติจริงที่ผลิตโดยใช้นาโนเทคโนโลยี ในระยะแรกของการพัฒนานักวิจัยคาดการณ์ว่า ZnO nanolaser นี้ง่ายต่อการผลิตความสว่างสูงขนาดเล็กและประสิทธิภาพเท่ากับหรือดีกว่าเลเซอร์ Gan Blue เนื่องจากความสามารถในการสร้างอาร์เรย์ nanowire ที่มีความหนาแน่นสูง ZnO nanolasers สามารถป้อนแอปพลิเคชันจำนวนมากที่ไม่สามารถทำได้ด้วยอุปกรณ์ GAAS ในปัจจุบัน เพื่อที่จะเติบโตเลเซอร์ดังกล่าว ZnO nanowire ถูกสังเคราะห์โดยวิธีการขนส่งก๊าซซึ่งเร่งการเติบโตของผลึก epitaxial ขั้นแรกสารตั้งต้นของไพลินถูกเคลือบด้วยชั้นของฟิล์มทองหนา 1 นาโนเมตร ~ 3.5nm จากนั้นวางลงบนเรืออลูมินาวัสดุและสารตั้งต้นจะถูกทำให้ร้อนถึง 880 ° C ~ 905 ° C ในแอมโมเนีย Nanowires ของ2μm ~ 10μmที่มีพื้นที่ตัดขวางหกเหลี่ยมถูกสร้างขึ้นในกระบวนการเจริญเติบโตของ 2 นาที ~ 10 นาที นักวิจัยพบว่า ZnO nanowire ก่อตัวเป็นโพรงเลเซอร์ธรรมชาติที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20nm ถึง 150nm และส่วนใหญ่ (95%) ของเส้นผ่านศูนย์กลางของมันคือ 70nm ถึง 100nm เพื่อศึกษาการกระตุ้นการปล่อยนาโนนักวิจัยได้ทำการสูบฉีดตัวอย่างในเรือนกระจกด้วยการส่งออกฮาร์มอนิกที่สี่ของเลเซอร์ ND: YAG (ความยาวคลื่น 266Nm, ความกว้างพัลส์ 3NS) ในระหว่างการวิวัฒนาการของสเปกตรัมการปล่อยแสงแสงจะถูกเลดออกด้วยการเพิ่มกำลังปั๊ม เมื่อ lasing เกินเกณฑ์ของ ZnO nanowire (ประมาณ 40kW/cm) จุดสูงสุดจะปรากฏในสเปกตรัมการปล่อย ความกว้างของเส้นของจุดสูงสุดเหล่านี้น้อยกว่า 0.3nm ซึ่งน้อยกว่า 1/50 น้อยกว่าความกว้างของเส้นจากจุดสุดยอดการปล่อยต่ำกว่าเกณฑ์ linewidths แคบเหล่านี้และการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของความเข้มการปล่อยมลพิษทำให้นักวิจัยสรุปได้ว่าการปล่อยมลพิษที่ถูกกระตุ้นนั้นเกิดขึ้นจริงในนาโนเหล่านี้ ดังนั้นอาร์เรย์ nanowire นี้สามารถทำหน้าที่เป็นตัวสะท้อนธรรมชาติและกลายเป็นแหล่งเลเซอร์ขนาดเล็กในอุดมคติ นักวิจัยเชื่อว่า nanolaser ความยาวคลื่นสั้นนี้สามารถใช้ในด้านการคำนวณแบบออพติคอลการจัดเก็บข้อมูลและ nanoanalyzer

3. เลเซอร์ควอนตัมดี

ก่อนและหลังปี 2010 ความกว้างของเส้นที่ฝังอยู่บนชิปเซมิคอนดักเตอร์จะสูงถึง 100nm หรือน้อยกว่าและจะมีเพียงไม่กี่อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ในวงจรและการเพิ่มขึ้นและลดลงของอิเล็กตรอนจะมีผลกระทบอย่างมากต่อการทำงานของวงจร เพื่อแก้ปัญหานี้เลเซอร์ควอนตัมบ่อเกิด ในกลศาสตร์ควอนตัมสนามที่มีศักยภาพที่ จำกัด การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและปริมาณมันเรียกว่าควอนตัมดี ข้อ จำกัด ควอนตัมนี้ใช้ในการสร้างระดับพลังงานควอนตัมในชั้นที่ใช้งานของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เพื่อให้การเปลี่ยนแปลงทางอิเล็กทรอนิกส์ระหว่างระดับพลังงานควบคุมการแผ่รังสีที่น่าตื่นเต้นของเลเซอร์ซึ่งเป็นเลเซอร์ควอนตัมดี เลเซอร์ควอนตัมบ่อน้ำมีสองประเภท: เลเซอร์สายควอนตัมและเลเซอร์ควอนตัมดอท

①เลเซอร์สายควอนตัม

นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาเลเซอร์ลวดควอนตัมที่มีพลังมากกว่าเลเซอร์แบบดั้งเดิม 1,000 เท่าก้าวไปสู่การสร้างคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์สื่อสารที่เร็วขึ้น เลเซอร์ซึ่งสามารถเพิ่มความเร็วของเสียงวิดีโออินเทอร์เน็ตและการสื่อสารในรูปแบบอื่น ๆ ผ่านเครือข่ายใยแก้วนำแสงได้รับการพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเยล, Lucent Technologies Bell Labs ในรัฐนิวเจอร์ซีย์ เลเซอร์ที่มีกำลังสูงกว่านี้จะลดความจำเป็นในการทำซ้ำที่มีราคาแพงซึ่งติดตั้งทุก ๆ 80 กม. (50 ไมล์) ตามสายการสื่อสารอีกครั้งผลิตพัลส์เลเซอร์ที่มีความรุนแรงน้อยกว่าเมื่อเดินทางผ่านเส้นใย (ซ้ำ)