நானோலேசர்களின் கருத்து மற்றும் வகைப்பாடு

நானோலேசர் என்பது ஒரு வகையான நுண் மற்றும் நானோ கருவியாகும். இது நானோகம்பி போன்ற நானோபொருட்களை அதிர்வுறுப்பானாகக் கொண்டு உருவாக்கப்பட்டு, ஒளித்தூண்டல் அல்லது மின் தூண்டலின் கீழ் லேசரை உமிழும் திறன் கொண்டது. இந்த லேசரின் அளவு பெரும்பாலும் நூற்றுக்கணக்கான மைக்ரான்கள் அல்லது பத்து மைக்ரான்கள் மட்டுமே இருக்கும், மேலும் இதன் விட்டம் நானோமீட்டர் வரிசை வரை இருக்கும். இது எதிர்கால மென்படலக் காட்சி, ஒருங்கிணைந்த ஒளியியல் மற்றும் பிற துறைகளின் ஒரு முக்கிய அங்கமாகும்.

நானோலேசரின் வகைப்பாடு:

1. நானோகம்பி லேசர்

2001-ஆம் ஆண்டில், அமெரிக்காவின் பெர்க்லியில் உள்ள கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தின் ஆராய்ச்சியாளர்கள், மனித முடியின் நீளத்தில் ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கு மட்டுமே உள்ள நானோ ஆப்டிக் கம்பியில் உலகின் மிகச்சிறிய லேசரான நானோலேசர்களை உருவாக்கினர். இந்த லேசர் புற ஊதா லேசர்களை வெளியிடுவது மட்டுமல்லாமல், நீலம் முதல் அடர் புற ஊதா வரையிலான லேசர்களை வெளியிடுமாறும் சரிசெய்யப்படலாம். தூய துத்தநாக ஆக்சைடு படிகங்களிலிருந்து லேசரை உருவாக்க, ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஓரியண்டட் எபிஃபைடேஷன் எனப்படும் ஒரு நிலையான நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தினர். அவர்கள் முதலில் நானோகம்பிகளை "வளர்த்தனர்", அதாவது, 20 நானோமீட்டர் முதல் 150 நானோமீட்டர் விட்டம் மற்றும் 10,000 நானோமீட்டர் நீளம் கொண்ட தூய துத்தநாக ஆக்சைடு கம்பிகளை ஒரு தங்க அடுக்கின் மீது உருவாக்கினர். பின்னர், ஆராய்ச்சியாளர்கள் பசுமைக்குடிலின் கீழ் மற்றொரு லேசரைக் கொண்டு நானோகம்பிகளில் உள்ள தூய துத்தநாக ஆக்சைடு படிகங்களைச் செயல்படுத்தியபோது, ​​அந்தத் தூய துத்தநாக ஆக்சைடு படிகங்கள் வெறும் 17 நானோமீட்டர் அலைநீளம் கொண்ட லேசரை வெளியிட்டன. இத்தகைய நானோலேசர்கள் எதிர்காலத்தில் வேதிப்பொருட்களை அடையாளம் காணவும், கணினி வட்டுகள் மற்றும் ஃபோட்டானிக் கணினிகளின் தகவல் சேமிப்புத் திறனை மேம்படுத்தவும் பயன்படுத்தப்படலாம்.

2. புற ஊதா நானோலேசர்

மைக்ரோ-லேசர்கள், மைக்ரோ-டிஸ்க் லேசர்கள், மைக்ரோ-ரிங் லேசர்கள் மற்றும் குவாண்டம் அவலான்ச் லேசர்கள் ஆகியவற்றின் வருகையைத் தொடர்ந்து, பெர்க்லியில் உள்ள கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த வேதியியலாளர் யாங் பெய்டாங் மற்றும் அவரது சகாக்கள் அறை வெப்பநிலையில் நானோலேசர்களை உருவாக்கினர். இந்த துத்தநாக ஆக்சைடு நானோலேசர், ஒளி தூண்டுதலின் கீழ் 0.3 நானோமீட்டருக்கும் குறைவான அலைவரிசை மற்றும் 385 நானோமீட்டர் அலைநீளம் கொண்ட லேசரை உமிழக்கூடியது. இது உலகின் மிகச்சிறிய லேசர் மற்றும் நானோ தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்பட்ட முதல் நடைமுறை சாதனங்களில் ஒன்றாகக் கருதப்படுகிறது. வளர்ச்சியின் ஆரம்ப கட்டத்தில், இந்த ZnO நானோலேசர் தயாரிப்பதற்கு எளிதானது, அதிக பிரகாசம் கொண்டது, சிறிய அளவுடையது, மற்றும் இதன் செயல்திறன் GaN நீல லேசர்களுக்கு சமமானது அல்லது அதைவிடச் சிறந்தது என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கணித்தனர். அதிக அடர்த்தி கொண்ட நானோகம்பி வரிசைகளை உருவாக்கும் திறன் இருப்பதால், இன்றைய GaAs சாதனங்களால் சாத்தியமில்லாத பல பயன்பாடுகளில் ZnO நானோலேசர்கள் நுழைய முடியும். இத்தகைய லேசர்களை வளர்ப்பதற்காக, வாயுப் போக்குவரத்து முறை மூலம் ZnO நானோகம்பி தொகுக்கப்படுகிறது, இது எபிடெக்சியல் படிக வளர்ச்சியை ஊக்குவிக்கிறது. முதலில், நீலக்கல் அடித்தளத்தின் மீது 1 முதல் 3.5 நானோமீட்டர் தடிமன் கொண்ட தங்கப் படலம் பூசப்பட்டு, பின்னர் அது ஒரு அலுமினா படகின் மீது வைக்கப்படுகிறது. அந்தப் பொருளும் அடித்தளமும் அம்மோனியா ஓட்டத்தில் 880°C முதல் 905°C வரை சூடுபடுத்தப்பட்டு துத்தநாக நீராவி (Zn steam) உருவாக்கப்படுகிறது. பின்னர் அந்தத் துத்தநாக நீராவி அடித்தளத்திற்குக் கொண்டு செல்லப்படுகிறது. 2 முதல் 10 நிமிட வளர்ச்சிச் செயல்பாட்டில், அறுகோணக் குறுக்குவெட்டுப் பரப்பைக் கொண்ட 2μm முதல் 10μm வரையிலான நானோகம்பிகள் உருவாக்கப்பட்டன. ZnO நானோகம்பியானது 20 நானோமீட்டர் முதல் 150 நானோமீட்டர் விட்டம் கொண்ட ஒரு இயற்கையான லேசர் குழியை உருவாக்குவதையும், அதன் விட்டத்தின் பெரும்பகுதி (95%) 70 நானோமீட்டர் முதல் 100 நானோமீட்டர் வரை இருப்பதையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். நானோகம்பிகளின் தூண்டப்பட்ட உமிழ்வைப் பற்றி ஆய்வு செய்ய, ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு பசுமைக்குடிலில் உள்ள மாதிரியை, Nd:YAG லேசரின் (266 நானோமீட்டர் அலைநீளம், 3 நானோ விநாடி துடிப்பு அகலம்) நான்காவது ஹார்மோனிக் வெளியீட்டைக் கொண்டு ஒளியியல் ரீதியாகத் தூண்டினர். உமிழ்வு நிறமாலையின் பரிணாம வளர்ச்சியின் போது, ​​தூண்டல் ஆற்றல் அதிகரிப்புடன் ஒளியும் ஒளிர்கிறது. ZnO நானோகம்பியின் வரம்பை (சுமார் 40kW/cm) லேசர் ஒளிர்வு தாண்டும்போது, ​​உமிழ்வு நிறமாலையில் மிக உயர்ந்த புள்ளி தோன்றும். இந்த மிக உயர்ந்த புள்ளிகளின் கோட்டு அகலம் 0.3 நானோமீட்டருக்கும் குறைவாக உள்ளது, இது வரம்பிற்குக் கீழே உள்ள உமிழ்வு உச்சியின் கோட்டு அகலத்தை விட 1/50 பங்கிற்கும் அதிகமாகக் குறைவாகும். இந்தக் குறுகிய கோட்டு அகலங்களும், உமிழ்வுச் செறிவில் ஏற்படும் விரைவான அதிகரிப்புகளும், இந்த நானோகம்பிகளில் தூண்டப்பட்ட உமிழ்வு உண்மையில் நிகழ்கிறது என்ற முடிவுக்கு ஆராய்ச்சியாளர்களை இட்டுச் சென்றன. எனவே, இந்த நானோகம்பி வரிசையானது ஒரு இயற்கையான அதிர்வுறுப்பானாகச் செயல்பட்டு, ஒரு சிறந்த நுண் லேசர் மூலமாக மாறும். இந்த குறுகிய அலைநீள நானோலேசரை ஒளியியல் கணினி, தகவல் சேமிப்பு மற்றும் நானோ பகுப்பாய்வி போன்ற துறைகளில் பயன்படுத்த முடியும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் நம்புகிறார்கள்.

3. குவாண்டம் கிணறு லேசர்கள்

2010-க்கு முன்னும் பின்னும், குறைக்கடத்தி சில்லில் பொறிக்கப்பட்ட கோட்டின் அகலம் 100 நானோமீட்டர் அல்லது அதற்கும் குறைவாக இருக்கும், மேலும் சுற்றில் சில எலக்ட்ரான்கள் மட்டுமே நகரும், மேலும் ஒரு எலக்ட்ரானின் அதிகரிப்பும் குறைவும் சுற்றின் செயல்பாட்டில் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும். இந்தப் பிரச்சனையைத் தீர்க்க, குவாண்டம் கிணறு லேசர்கள் பிறந்தன. குவாண்டம் இயக்கவியலில், எலக்ட்ரான்களின் இயக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்தி அவற்றை குவாண்டம் மயமாக்கும் ஒரு ஆற்றல் புலம் குவாண்டம் கிணறு என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்தக் குவாண்டம் கட்டுப்பாடு, குறைக்கடத்தி லேசரின் செயலடுக்கு அடுக்கில் குவாண்டம் ஆற்றல் நிலைகளை உருவாக்கப் பயன்படுகிறது, இதனால் ஆற்றல் நிலைகளுக்கு இடையேயான எலக்ட்ரான் நிலைமாற்றம் லேசரின் கிளர்வுற்ற கதிர்வீச்சில் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது, இதுவே ஒரு குவாண்டம் கிணறு லேசர் ஆகும். குவாண்டம் கிணறு லேசர்களில் இரண்டு வகைகள் உள்ளன: குவாண்டம் வரி லேசர்கள் மற்றும் குவாண்டம் புள்ளி லேசர்கள்.

① குவாண்டம் வரி லேசர்

பாரம்பரிய லேசர்களை விட 1,000 மடங்கு அதிக சக்தி வாய்ந்த குவாண்டம் வயர் லேசர்களை விஞ்ஞானிகள் உருவாக்கியுள்ளனர். இது வேகமான கணினிகள் மற்றும் தகவல் தொடர்பு சாதனங்களை உருவாக்குவதில் ஒரு பெரிய படியாகும். ஃபைபர்-ஆப்டிக் நெட்வொர்க்குகள் வழியாக ஆடியோ, வீடியோ, இணையம் மற்றும் பிற தகவல் தொடர்பு வடிவங்களின் வேகத்தை அதிகரிக்கக்கூடிய இந்த லேசரை, யேல் பல்கலைக்கழகம், நியூ ஜெர்சியில் உள்ள லூசென்ட் டெக்னாலஜிஸ் பெல் லேப்ஸ் மற்றும் ஜெர்மனியின் டிரெஸ்டனில் உள்ள மேக்ஸ் பிளாங்க் இயற்பியல் நிறுவனம் ஆகியவற்றின் விஞ்ஞானிகள் உருவாக்கியுள்ளனர். இந்த அதிக சக்தி வாய்ந்த லேசர்கள், தகவல் தொடர்புப் பாதையில் ஒவ்வொரு 80 கி.மீ (50 மைல்) தூரத்திற்கும் நிறுவப்படும் விலையுயர்ந்த ரிப்பீட்டர்களின் தேவையைக் குறைக்கும். இந்த ரிப்பீட்டர்கள், ஃபைபர் வழியாகப் பயணிக்கும்போது குறைந்த தீவிரம் கொண்ட லேசர் துடிப்புகளை உருவாக்குகின்றன.