Le nanolaser est une sorte de micro et nano de dispositif qui est fait de nanomatériaux tels que le nanofil en tant que résonateur et peut émettre un laser sous photoexcitation ou excitation électrique. La taille de ce laser n'est souvent que des centaines de microns, voire des dizaines de microns, et le diamètre est à la hauteur de l'ordre nanométrique, qui est une partie importante de la future affichage en film mince, de l'optique intégrée et d'autres champs.
Classification de Nanolaser:
1. Laser Nanofire
En 2001, des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley, aux États-Unis, ont créé le plus petit laser mondial - nanolasers - sur le fil nanooptique seulement un millième de la longueur des cheveux humains. Ce laser émet non seulement des lasers ultraviolets, mais peut également être réglé pour émettre des lasers allant du bleu à l'ultraviolet profond. Les chercheurs ont utilisé une technique standard appelée épiphytation orientée pour créer le laser à partir de cristaux d'oxyde de zinc pur. Ils ont d'abord «cultivé» des nanofils, c'est-à-dire formés sur une couche d'or avec un diamètre de 20 nm à 150 nm et une longueur de 10 000 nm de fils d'oxyde de zinc pur. Ensuite, lorsque les chercheurs ont activé les cristaux d'oxyde de zinc pur dans les nanofils avec un autre laser sous la serre, les cristaux d'oxyde de zinc pur ont émis un laser avec une longueur d'onde de seulement 17 nm. Ces nanolasers pourraient éventuellement être utilisés pour identifier les produits chimiques et améliorer la capacité de stockage des informations des disques informatiques et des ordinateurs photoniques.
2. Ultraviolet nanolaser
Après l'avènement des micro-lasers, des lasers micro-disques, des lasers de micro-anneaux et des lasers d'avalanche quantique, le chimiste Yang Peidong et ses collègues de l'Université de Californie à Berkeley, ont fait des nanolasers à température ambiante. Ce nanolaser d'oxyde de zinc peut émettre un laser avec une largeur de ligne inférieure à 0,3 nm et une longueur d'onde de 385 nm sous une excitation légère, qui est considérée comme le plus petit laser au monde et l'un des premiers dispositifs pratiques fabriqués à l'aide de la nanotechnologie. Dans le stade initial du développement, les chercheurs ont prédit que ce nanolaser ZnO est facile à fabriquer, à haute luminosité, petite taille et les performances sont égales ou même meilleures que les lasers bleu Gan. En raison de la capacité de fabriquer des réseaux de nanofils à haute densité, les nanolasers ZnO peuvent entrer dans de nombreuses applications qui ne sont pas possibles avec les appareils GAAS d'aujourd'hui. Afin de développer de tels lasers, le nanofil de ZnO est synthétisé par la méthode du transport de gaz qui catalyse la croissance des cristaux épitaxiaux. Tout d'abord, le substrat saphir est recouvert d'une couche d'un film en or de 1 nm ~ 3,5 nm d'épaisseur, puis l'a mis sur un bateau en alumine, le matériau et le substrat sont chauffés à 880 ° C ~ 905 ° C dans l'écoulement de l'ammoniac pour produire de la vapeur Zn, puis la vapeur Zn est transportée vers la sous-trace. Des nanofils de 2 μm ~ 10 μm avec une surface transversale hexagonale ont été générés dans le processus de croissance de 2 min ~ 10 minutes. Les chercheurs ont constaté que le nanofil de ZnO forme une cavité laser naturelle d'un diamètre de 20 nm à 150 nm, et la plupart (95%) de son diamètre sont de 70 nm à 100 nm. Pour étudier l'émission stimulée des nanofils, les chercheurs ont pompé optiquement l'échantillon dans une serre avec la quatrième sortie harmonique d'un laser ND: YAG (longueur d'onde 266 nm, largeur d'impulsion 3NS). Pendant l'évolution du spectre d'émission, la lumière est lamelle avec l'augmentation de la puissance de la pompe. Lorsque le lasing dépasse le seuil de nanofil de ZnO (environ 40 kW / cm), le point le plus élevé apparaîtra dans le spectre d'émission. La largeur de ligne de ces points les plus élevés est inférieure à 0,3 nm, ce qui est supérieur à 1/50 de moins que la largeur de ligne du sommet d'émission sous le seuil. Ces largeurs de ligne étroites et augmentations rapides de l'intensité des émissions ont conduit les chercheurs à conclure que des émissions stimulées se produisent effectivement dans ces nanofils. Par conséquent, ce réseau de nanofils peut agir comme un résonateur naturel et ainsi devenir une source de micro laser idéale. Les chercheurs pensent que ce nanolaser à longueur d'onde courte peut être utilisé dans les champs de l'informatique optique, du stockage d'informations et des nanoanalyzer.
3. Lasers bien quantiques
Avant et après 2010, la largeur de ligne gravée sur la puce semi-conductrice atteindra 100 nm ou moins, et il n'y aura que quelques électrons se déplaçant dans le circuit, et l'augmentation et la diminution d'un électron auront un grand impact sur le fonctionnement du circuit. Pour résoudre ce problème, des lasers quantum puits sont nés. En mécanique quantique, un champ potentiel qui contraint le mouvement des électrons et les quantise est appelé puits quantique. Cette contrainte quantique est utilisée pour former des niveaux d'énergie quantique dans la couche active du laser semi-conducteur, de sorte que la transition électronique entre les niveaux d'énergie domine le rayonnement excité du laser, qui est un laser bien puits quantique. Il existe deux types de lasers de puits quantiques: les lasers de ligne quantique et les lasers à points quantiques.
① Laser de ligne quantique
Les scientifiques ont développé des lasers en fil quantique qui sont 1 000 fois plus puissants que les lasers traditionnels, faisant un grand pas vers la création d'ordinateurs et de dispositifs de communication plus rapides. Le laser, qui peut augmenter la vitesse de l'audio, de la vidéo, d'Internet et d'autres formes de communication sur les réseaux à fibre optique, a été développé par des scientifiques de l'Université de Yale, Lucent Technologies Bell Labs dans le New Jersey et le Max Planck Institute for Physics à Dresde, en Allemagne. Ces lasers plus puissance réduiraient le besoin de répéteurs coûteux, qui sont installés tous les 80 km (50 miles) le long de la ligne de communication, produisant à nouveau des impulsions laser qui sont moins intenses lorsqu'ils traversent la fibre (répéteurs).
Heure du poste: 15 juin-2023