நானோலேசர்களின் கருத்து மற்றும் வகைப்பாடு

நானோலேசர் என்பது ஒரு வகையான நுண் மற்றும் நானோ சாதனமாகும், இது நானோவைர் போன்ற நானோ பொருட்களால் ரெசனேட்டராக உருவாக்கப்படுகிறது மற்றும் ஒளிச்சேர்க்கை அல்லது மின் தூண்டுதலின் கீழ் லேசரை வெளியிட முடியும். இந்த லேசரின் அளவு பெரும்பாலும் நூற்றுக்கணக்கான மைக்ரான்கள் அல்லது பத்து மைக்ரான்கள் மட்டுமே, மேலும் விட்டம் நானோமீட்டர் வரிசை வரை இருக்கும், இது எதிர்கால மெல்லிய படக் காட்சி, ஒருங்கிணைந்த ஒளியியல் மற்றும் பிற புலங்களின் முக்கிய பகுதியாகும்.

நானோலேசரின் வகைப்பாடு:

1. நானோவயர் லேசர்

2001 ஆம் ஆண்டில், அமெரிக்காவின் பெர்க்லியில் உள்ள கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள், மனித முடியின் நீளத்தில் ஆயிரத்தில் ஒரு பங்கு மட்டுமே உள்ள நானோப்டிக் கம்பியில் உலகின் மிகச்சிறிய லேசரை - நானோலேசர்களை - உருவாக்கினர். இந்த லேசர் புற ஊதா லேசர்களை வெளியிடுவது மட்டுமல்லாமல், நீலம் முதல் ஆழமான புற ஊதா வரையிலான லேசர்களை வெளியிடுவதற்கும் டியூன் செய்ய முடியும். தூய துத்தநாக ஆக்சைடு படிகங்களிலிருந்து லேசரை உருவாக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஓரியண்டட் எபிஃபைட்டேஷன் எனப்படும் ஒரு நிலையான நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தினர். அவர்கள் முதலில் நானோவைர்களை "வளர்த்தனர்", அதாவது, 20nm முதல் 150nm வரை விட்டம் மற்றும் 10,000 nm தூய துத்தநாக ஆக்சைடு கம்பிகள் நீளம் கொண்ட தங்க அடுக்கில் உருவாக்கப்பட்டது. பின்னர், ஆராய்ச்சியாளர்கள் நானோவைர்களில் உள்ள தூய துத்தநாக ஆக்சைடு படிகங்களை கிரீன்ஹவுஸின் கீழ் மற்றொரு லேசர் மூலம் செயல்படுத்தியபோது, ​​தூய துத்தநாக ஆக்சைடு படிகங்கள் 17nm அலைநீளம் கொண்ட லேசரை வெளியிடுகின்றன. இத்தகைய நானோலேசர்கள் இறுதியில் ரசாயனங்களை அடையாளம் காணவும் கணினி வட்டுகள் மற்றும் ஃபோட்டானிக் கணினிகளின் தகவல் சேமிப்பு திறனை மேம்படுத்தவும் பயன்படுத்தப்படலாம்.

2. புற ஊதா நானோலேசர்

மைக்ரோ-லேசர்கள், மைக்ரோ-டிஸ்க் லேசர்கள், மைக்ரோ-ரிங் லேசர்கள் மற்றும் குவாண்டம் பனிச்சரிவு லேசர்கள் ஆகியவற்றின் வருகையைத் தொடர்ந்து, பெர்க்லியின் கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த வேதியியலாளர் யாங் பீடோங் மற்றும் அவரது சகாக்கள் அறை வெப்பநிலை நானோலேசர்களை உருவாக்கினர். இந்த துத்தநாக ஆக்சைடு நானோலேசர் 0.3nm க்கும் குறைவான வரி அகலம் மற்றும் ஒளி தூண்டுதலின் கீழ் 385nm அலைநீளம் கொண்ட லேசரை வெளியிட முடியும், இது உலகின் மிகச்சிறிய லேசராகவும் நானோ தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்பட்ட முதல் நடைமுறை சாதனங்களில் ஒன்றாகவும் கருதப்படுகிறது. வளர்ச்சியின் ஆரம்ப கட்டத்தில், இந்த ZnO நானோலேசர் தயாரிக்க எளிதானது, அதிக பிரகாசம், சிறிய அளவு மற்றும் செயல்திறன் GaN நீல லேசர்களுக்கு சமமானது அல்லது சிறந்தது என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கணித்துள்ளனர். அதிக அடர்த்தி கொண்ட நானோவயர் வரிசைகளை உருவாக்கும் திறன் காரணமாக, ZnO நானோலேசர்கள் இன்றைய GaAs சாதனங்களில் சாத்தியமில்லாத பல பயன்பாடுகளில் நுழைய முடியும். அத்தகைய லேசர்களை வளர்ப்பதற்காக, ZnO நானோவயர் வாயு போக்குவரத்து முறையால் ஒருங்கிணைக்கப்படுகிறது, இது எபிடாக்சியல் படிக வளர்ச்சியை ஊக்குவிக்கிறது. முதலில், சபையர் அடி மூலக்கூறு 1 nm~3.5nm தடிமன் கொண்ட தங்கப் படலத்தால் பூசப்பட்டு, பின்னர் அதை ஒரு அலுமினா படலத்தில் வைத்து, பொருள் மற்றும் அடி மூலக்கூறு அம்மோனியா ஓட்டத்தில் 880 ° C ~905 ° C க்கு வெப்பப்படுத்தப்பட்டு Zn நீராவியை உருவாக்குகிறது, பின்னர் Zn நீராவி அடி மூலக்கூறுக்கு கொண்டு செல்லப்படுகிறது. அறுகோண குறுக்குவெட்டுப் பகுதியுடன் 2μm~10μm அளவுள்ள நானோவயர்கள் 2min~10min வளர்ச்சி செயல்பாட்டில் உருவாக்கப்பட்டன. ZnO நானோவயர் 20nm முதல் 150nm வரை விட்டம் கொண்ட இயற்கை லேசர் குழியை உருவாக்குகிறது என்றும், அதன் விட்டத்தில் பெரும்பாலானவை (95%) 70nm முதல் 100nm வரை இருப்பதாகவும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். நானோவயர்களின் தூண்டப்பட்ட உமிழ்வை ஆய்வு செய்ய, ஆராய்ச்சியாளர்கள் Nd:YAG லேசரின் (266nm அலைநீளம், 3ns துடிப்பு அகலம்) நான்காவது ஹார்மோனிக் வெளியீட்டைக் கொண்ட ஒரு கிரீன்ஹவுஸில் மாதிரியை ஒளியியல் ரீதியாக பம்ப் செய்தனர். உமிழ்வு நிறமாலையின் பரிணாம வளர்ச்சியின் போது, ​​பம்ப் சக்தியின் அதிகரிப்புடன் ஒளி மந்தமாகிறது. லேசிங் ZnO நானோவயரின் (சுமார் 40kW/cm) வரம்பை மீறும் போது, ​​உமிழ்வு நிறமாலையில் மிக உயர்ந்த புள்ளி தோன்றும். இந்த மிக உயர்ந்த புள்ளிகளின் கோட்டின் அகலம் 0.3nm க்கும் குறைவாக உள்ளது, இது வரம்பிற்கு கீழே உள்ள உமிழ்வு முனையிலிருந்து கோட்டின் அகலத்தை விட 1/50 க்கும் அதிகமாகும். இந்த குறுகிய கோட்டின் அகலங்களும் உமிழ்வு தீவிரத்தில் விரைவான அதிகரிப்புகளும் ஆராய்ச்சியாளர்களை இந்த நானோவயர்களில் தூண்டப்பட்ட உமிழ்வு உண்மையில் நிகழ்கிறது என்ற முடிவுக்கு இட்டுச் சென்றன. எனவே, இந்த நானோவயர் வரிசை ஒரு இயற்கையான ரெசனேட்டராக செயல்பட முடியும், இதனால் ஒரு சிறந்த மைக்ரோ லேசர் மூலமாக மாறும். இந்த குறுகிய அலைநீள நானோலேசரை ஆப்டிகல் கம்ப்யூட்டிங், தகவல் சேமிப்பு மற்றும் நானோ பகுப்பாய்வி ஆகிய துறைகளில் பயன்படுத்தலாம் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் நம்புகின்றனர்.

3. குவாண்டம் கிணறு லேசர்கள்

2010 க்கு முன்னும் பின்னும், குறைக்கடத்தி சிப்பில் பொறிக்கப்பட்ட கோடு அகலம் 100nm அல்லது அதற்கும் குறைவாக இருக்கும், மேலும் சுற்றுகளில் ஒரு சில எலக்ட்ரான்கள் மட்டுமே நகரும், மேலும் ஒரு எலக்ட்ரானின் அதிகரிப்பு மற்றும் குறைவு சுற்றுகளின் செயல்பாட்டில் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும். இந்த சிக்கலை தீர்க்க, குவாண்டம் கிணறு லேசர்கள் பிறந்தன. குவாண்டம் இயக்கவியலில், எலக்ட்ரான்களின் இயக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்தி அவற்றை அளவிடும் ஒரு சாத்தியமான புலம் குவாண்டம் கிணறு என்று அழைக்கப்படுகிறது. குறைக்கடத்தி லேசரின் செயலில் உள்ள அடுக்கில் குவாண்டம் ஆற்றல் நிலைகளை உருவாக்க இந்த குவாண்டம் கட்டுப்பாடு பயன்படுத்தப்படுகிறது, இதனால் ஆற்றல் நிலைகளுக்கு இடையிலான மின்னணு மாற்றம் லேசரின் உற்சாகமான கதிர்வீச்சை ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது, இது ஒரு குவாண்டம் கிணறு லேசர். குவாண்டம் கிணறு லேசர்களில் இரண்டு வகைகள் உள்ளன: குவாண்டம் லைன் லேசர்கள் மற்றும் குவாண்டம் டாட் லேசர்கள்.

① குவாண்டம் லைன் லேசர்

விஞ்ஞானிகள் பாரம்பரிய லேசர்களை விட 1,000 மடங்கு அதிக சக்தி வாய்ந்த குவாண்டம் கம்பி லேசர்களை உருவாக்கியுள்ளனர், இது வேகமான கணினிகள் மற்றும் தகவல் தொடர்பு சாதனங்களை உருவாக்குவதில் ஒரு பெரிய படியை எடுத்துள்ளது. ஃபைபர்-ஆப்டிக் நெட்வொர்க்குகள் மூலம் ஆடியோ, வீடியோ, இணையம் மற்றும் பிற வகையான தகவல்தொடர்புகளின் வேகத்தை அதிகரிக்கக்கூடிய லேசரை, யேல் பல்கலைக்கழகம், நியூ ஜெர்சியில் உள்ள லூசென்ட் டெக்னாலஜிஸ் பெல் லேப்ஸ் மற்றும் ஜெர்மனியின் டிரெஸ்டனில் உள்ள மேக்ஸ் பிளாங்க் இன்ஸ்டிடியூட் ஃபார் பிசிக்ஸ் ஆகியவற்றின் விஞ்ஞானிகளால் உருவாக்கப்பட்டது. இந்த உயர்-சக்தி லேசர்கள் விலையுயர்ந்த ரிப்பீட்டர்களின் தேவையைக் குறைக்கும், அவை தொடர்பு வரிசையில் ஒவ்வொரு 80 கிமீ (50 மைல்கள்) நிறுவப்படுகின்றன, மேலும் அவை ஃபைபர் (ரிப்பீட்டர்கள்) வழியாக பயணிக்கும்போது குறைந்த தீவிரம் கொண்ட லேசர் துடிப்புகளை மீண்டும் உருவாக்குகின்றன.