Nanolaser adalah sejenis perangkat mikro dan nano yang terbuat dari nanomaterial seperti nanowire sebagai resonator dan dapat memancarkan laser di bawah foto eksitasi atau eksitasi listrik. Ukuran laser ini sering kali hanya ratusan mikron atau bahkan puluhan mikron, dan diameternya tergantung pada urutan nanometer, yang merupakan bagian penting dari tampilan film tipis masa depan, optik terintegrasi dan bidang lainnya.
Klasifikasi Nanolaser:
1. Laser Nanowire
Pada tahun 2001, para peneliti di University of California, Berkeley, di Amerika Serikat, menciptakan laser terkecil di dunia-nanolaser-pada kawat nanooptic hanya seperseribu dari panjang rambut manusia. Laser ini tidak hanya memancarkan laser ultraviolet, tetapi juga dapat disetel untuk memancarkan laser mulai dari biru hingga ultraviolet yang dalam. Para peneliti menggunakan teknik standar yang disebut epifitasi berorientasi untuk membuat laser dari kristal oksida seng murni. Mereka pertama kali "dikultur" kawat nano, yaitu, dibentuk pada lapisan emas dengan diameter 20nm hingga 150nm dan panjang kabel oksida seng murni 10.000 nm. Kemudian, ketika para peneliti mengaktifkan kristal oksida seng murni di kawat nano dengan laser lain di bawah rumah kaca, kristal oksida seng murni memancarkan laser dengan panjang gelombang hanya 17nm. Nanolaser seperti itu pada akhirnya dapat digunakan untuk mengidentifikasi bahan kimia dan meningkatkan kapasitas penyimpanan informasi disk komputer dan komputer fotonik.
2. Ultraviolet nanolaser
Menyusul munculnya laser mikro, laser disk mikro, laser cincin mikro, dan laser longsor kuantum, ahli kimia Yang Peidong dan rekan-rekannya di University of California, Berkeley, membuat nanolaser suhu kamar. Nanolaser seng oksida ini dapat memancarkan laser dengan linewidth kurang dari 0,3nm dan panjang gelombang 385nm di bawah eksitasi cahaya, yang dianggap sebagai laser terkecil di dunia dan salah satu perangkat praktis pertama yang diproduksi menggunakan nanoteknologi. Pada tahap awal pengembangan, para peneliti memperkirakan bahwa nanolaser ZnO ini mudah diproduksi, kecerahan tinggi, ukuran kecil, dan kinerjanya sama dengan atau bahkan lebih baik dari laser biru Gan. Karena kemampuan untuk membuat array nanowire dengan kepadatan tinggi, nanolaser ZnO dapat memasukkan banyak aplikasi yang tidak mungkin dengan perangkat GAAS saat ini. Untuk menumbuhkan laser seperti itu, ZnO nanowire disintesis dengan metode transportasi gas yang mengkatalisasi pertumbuhan kristal epitaxial. Pertama, substrat safir dilapisi dengan lapisan 1 nm ~ 3,5nm film emas tebal, dan kemudian meletakkannya di atas kapal alumina, bahan dan substrat dipanaskan hingga 880 ° C ~ 905 ° C dalam aliran amonia untuk menghasilkan uap Zn, dan kemudian uap Zn diangkut ke substrat. Nanowires 2μm ~ 10μm dengan luas penampang heksagonal dihasilkan dalam proses pertumbuhan 2 menit ~ 10 menit. Para peneliti menemukan bahwa nanowire ZnO membentuk rongga laser alami dengan diameter 20nm hingga 150nm, dan sebagian besar (95%) dari diameternya adalah 70nm hingga 100nm. Untuk mempelajari emisi stimulasi kawat nano, para peneliti secara optik memompa sampel di rumah kaca dengan output harmonik keempat dari laser ND: YAG (panjang gelombang 266nm, lebar pulsa 3NS). Selama evolusi spektrum emisi, cahaya dibebankan dengan peningkatan daya pompa. Ketika penguat melebihi ambang batas nanowire ZnO (sekitar 40kW/cm), titik tertinggi akan muncul dalam spektrum emisi. Lebar garis dari titik -titik tertinggi ini kurang dari 0,3nm, yang lebih dari 1/50 lebih sedikit dari lebar garis dari simpul emisi di bawah ambang batas. Linewidths yang sempit dan peningkatan intensitas emisi yang cepat menyebabkan para peneliti menyimpulkan bahwa emisi yang distimulasi memang terjadi pada kawat nano ini. Oleh karena itu, array nanowire ini dapat bertindak sebagai resonator alami dan dengan demikian menjadi sumber laser mikro yang ideal. Para peneliti percaya bahwa nanolaser panjang gelombang pendek ini dapat digunakan di bidang komputasi optik, penyimpanan informasi, dan nanoanalyzer.
3. Laser sumur kuantum
Sebelum dan sesudah 2010, lebar garis yang terukir pada chip semikonduktor akan mencapai 100nm atau kurang, dan hanya akan ada beberapa elektron yang bergerak di sirkuit, dan peningkatan dan penurunan elektron akan memiliki dampak besar pada pengoperasian sirkuit. Untuk mengatasi masalah ini, laser kuantum sumur lahir. Dalam mekanika kuantum, bidang potensial yang membatasi gerakan elektron dan mengukurnya disebut sumur kuantum. Kendala kuantum ini digunakan untuk membentuk tingkat energi kuantum di lapisan aktif laser semikonduktor, sehingga transisi elektronik antara tingkat energi mendominasi radiasi tereksitasi laser, yang merupakan laser sumur kuantum. Ada dua jenis laser sumur kuantum: laser garis kuantum dan laser quantum dot.
① laser garis kuantum
Para ilmuwan telah mengembangkan laser kawat kuantum yang 1.000 kali lebih kuat daripada laser tradisional, mengambil langkah besar untuk menciptakan komputer dan perangkat komunikasi yang lebih cepat. Laser, yang dapat meningkatkan kecepatan audio, video, internet, dan bentuk komunikasi lainnya melalui jaringan serat optik, dikembangkan oleh para ilmuwan di Universitas Yale, Lucent Technologies Bell Labs di New Jersey dan Max Planck Institute fish Fisika di Dresden, Jerman. Laser daya lebih tinggi ini akan mengurangi kebutuhan akan pengulang yang mahal, yang dipasang setiap 80 km (50 mil) di sepanjang jalur komunikasi, sekali lagi menghasilkan pulsa laser yang kurang intens saat mereka melakukan perjalanan melalui serat (repeater).
Waktu posting: Jun-15-2023