నానోలేజర్ల భావన మరియు వర్గీకరణ

నానోలేజర్ అనేది ఒక రకమైన సూక్ష్మ మరియు నానో పరికరం, ఇది నానోవైర్ వంటి సూక్ష్మ పదార్ధాలతో రెసొనేటర్‌గా తయారు చేయబడింది మరియు ఫోటోఎక్సిటేషన్ లేదా ఎలక్ట్రికల్ ఎక్సైటేషన్ కింద లేజర్‌ను విడుదల చేయగలదు. ఈ లేజర్ పరిమాణం తరచుగా వందల మైక్రాన్‌లు లేదా పదుల మైక్రాన్‌లు మాత్రమే, మరియు వ్యాసం నానోమీటర్ క్రమం వరకు ఉంటుంది, ఇది భవిష్యత్తులో థిన్ ఫిల్మ్ డిస్‌ప్లే, ఇంటిగ్రేటెడ్ ఆప్టిక్స్ మరియు ఇతర ఫీల్డ్‌లలో ముఖ్యమైన భాగం.

నానోలేజర్ వర్గీకరణ:

1. నానోవైర్ లేజర్

2001లో, యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోని యూనివర్సిటీ ఆఫ్ కాలిఫోర్నియా, బర్కిలీ పరిశోధకులు, ప్రపంచంలోనే అతి చిన్న లేజర్ - నానోలేజర్‌లను - నానోప్టిక్ వైర్‌పై మానవ జుట్టు పొడవులో వెయ్యి వంతు మాత్రమే సృష్టించారు. ఈ లేజర్ అతినీలలోహిత లేజర్‌లను విడుదల చేయడమే కాకుండా, నీలం నుండి లోతైన అతినీలలోహిత వరకు లేజర్‌లను విడుదల చేయడానికి ట్యూన్ చేయవచ్చు. స్వచ్ఛమైన జింక్ ఆక్సైడ్ స్ఫటికాల నుండి లేజర్‌ను రూపొందించడానికి పరిశోధకులు ఓరియెంటెడ్ ఎపిఫైటేషన్ అనే ప్రామాణిక సాంకేతికతను ఉపయోగించారు. వారు మొదట 20nm నుండి 150nm వ్యాసం మరియు 10,000 nm స్వచ్ఛమైన జింక్ ఆక్సైడ్ వైర్‌ల పొడవుతో బంగారు పొరపై ఏర్పడిన నానోవైర్‌లను మొదట "కల్చర్" చేసారు. అప్పుడు, పరిశోధకులు గ్రీన్‌హౌస్ కింద మరొక లేజర్‌తో నానోవైర్‌లలోని స్వచ్ఛమైన జింక్ ఆక్సైడ్ స్ఫటికాలను సక్రియం చేసినప్పుడు, స్వచ్ఛమైన జింక్ ఆక్సైడ్ స్ఫటికాలు కేవలం 17nm తరంగదైర్ఘ్యంతో లేజర్‌ను విడుదల చేశాయి. ఇటువంటి నానోలేజర్‌లు చివరికి రసాయనాలను గుర్తించడానికి మరియు కంప్యూటర్ డిస్క్‌లు మరియు ఫోటోనిక్ కంప్యూటర్‌ల సమాచార నిల్వ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి ఉపయోగించబడతాయి.

2. అతినీలలోహిత నానోలేజర్

మైక్రో-లేజర్‌లు, మైక్రో-డిస్క్ లేజర్‌లు, మైక్రో-రింగ్ లేజర్‌లు మరియు క్వాంటం అవలాంచ్ లేజర్‌ల ఆగమనాన్ని అనుసరించి, బర్కిలీలోని కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయంలో రసాయన శాస్త్రవేత్త యాంగ్ పీడాంగ్ మరియు అతని సహచరులు గది ఉష్ణోగ్రత నానోలేజర్‌లను తయారు చేశారు. ఈ జింక్ ఆక్సైడ్ నానోలేజర్ కాంతి ప్రేరేపణలో 0.3nm కంటే తక్కువ లైన్‌విడ్త్ మరియు 385nm తరంగదైర్ఘ్యం కలిగిన లేజర్‌ను విడుదల చేయగలదు, ఇది ప్రపంచంలోనే అతి చిన్న లేజర్‌గా పరిగణించబడుతుంది మరియు నానోటెక్నాలజీని ఉపయోగించి తయారు చేయబడిన మొదటి ఆచరణాత్మక పరికరాలలో ఒకటిగా పరిగణించబడుతుంది. అభివృద్ధి ప్రారంభ దశలో, పరిశోధకులు ఈ ZnO నానోలేజర్‌ను తయారు చేయడం సులభం, అధిక ప్రకాశం, చిన్న పరిమాణం మరియు పనితీరు GaN బ్లూ లేజర్‌లకు సమానంగా లేదా మెరుగ్గా ఉంటుందని అంచనా వేశారు. అధిక-సాంద్రత కలిగిన నానోవైర్ శ్రేణులను తయారు చేయగల సామర్థ్యం కారణంగా, ZnO నానోలేజర్‌లు నేటి GaAs పరికరాలతో సాధ్యం కాని అనేక అప్లికేషన్‌లను నమోదు చేయగలవు. అటువంటి లేజర్‌లను పెంచడానికి, ZnO నానోవైర్ గ్యాస్ రవాణా పద్ధతి ద్వారా సంశ్లేషణ చేయబడుతుంది, ఇది ఎపిటాక్సియల్ క్రిస్టల్ పెరుగుదలను ఉత్ప్రేరకపరుస్తుంది. మొదట, నీలమణి ఉపరితలం 1 nm~3.5nm మందపాటి బంగారు పొరతో పూత పూయబడి, ఆపై దానిని అల్యూమినా బోట్‌లో ఉంచి, పదార్థం మరియు ఉపరితలాన్ని అమ్మోనియా ప్రవాహంలో 880 ° C ~905 ° C వరకు వేడి చేసి ఉత్పత్తి చేస్తారు. Zn ఆవిరి, ఆపై Zn ఆవిరి ఉపరితలానికి రవాణా చేయబడుతుంది. షట్కోణ క్రాస్ సెక్షనల్ ప్రాంతంతో 2μm~10μm నానోవైర్లు 2నిమి~10నిమి వృద్ధి ప్రక్రియలో ఉత్పత్తి చేయబడ్డాయి. ZnO నానోవైర్ 20nm నుండి 150nm వ్యాసంతో సహజ లేజర్ కుహరాన్ని ఏర్పరుస్తుందని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు మరియు దాని వ్యాసంలో ఎక్కువ భాగం (95%) 70nm నుండి 100nm వరకు ఉంటుంది. నానోవైర్‌ల ఉద్దీపన ఉద్గారాలను అధ్యయనం చేయడానికి, పరిశోధకులు ఒక Nd:YAG లేజర్ (266nm తరంగదైర్ఘ్యం, 3ns పల్స్ వెడల్పు) యొక్క నాల్గవ హార్మోనిక్ అవుట్‌పుట్‌తో గ్రీన్‌హౌస్‌లో నమూనాను ఆప్టికల్‌గా పంప్ చేశారు. ఉద్గార వర్ణపటం యొక్క పరిణామ సమయంలో, పంపు శక్తి పెరుగుదలతో కాంతి మందగించబడుతుంది. లేసింగ్ ZnO నానోవైర్ (సుమారు 40kW/cm) యొక్క థ్రెషోల్డ్‌ను మించిపోయినప్పుడు, ఉద్గార వర్ణపటంలో అత్యధిక పాయింట్ కనిపిస్తుంది. ఈ అత్యధిక పాయింట్ల లైన్ వెడల్పు 0.3nm కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది థ్రెషోల్డ్ దిగువన ఉన్న ఉద్గార శీర్షం నుండి లైన్ వెడల్పు కంటే 1/50 కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. ఈ ఇరుకైన లైన్‌విడ్త్‌లు మరియు ఉద్గార తీవ్రతలో వేగవంతమైన పెరుగుదల ఈ నానోవైర్‌లలో ఉద్దీపన ఉద్గారాలు నిజంగానే జరుగుతాయని పరిశోధకులు నిర్ధారించారు. అందువల్ల, ఈ నానోవైర్ శ్రేణి సహజ ప్రతిధ్వనిగా పని చేస్తుంది మరియు తద్వారా ఆదర్శవంతమైన మైక్రో లేజర్ మూలంగా మారుతుంది. ఈ షార్ట్-వేవ్‌లెంగ్త్ నానోలేజర్‌ను ఆప్టికల్ కంప్యూటింగ్, ఇన్ఫర్మేషన్ స్టోరేజ్ మరియు నానో ఎనలైజర్ రంగాల్లో ఉపయోగించవచ్చని పరిశోధకులు భావిస్తున్నారు.

3. క్వాంటం బాగా లేజర్లు

2010కి ముందు మరియు తరువాత, సెమీకండక్టర్ చిప్‌పై చెక్కబడిన లైన్ వెడల్పు 100nm లేదా అంతకంటే తక్కువకు చేరుకుంటుంది మరియు సర్క్యూట్‌లో కొన్ని ఎలక్ట్రాన్లు మాత్రమే కదులుతాయి మరియు ఎలక్ట్రాన్ యొక్క పెరుగుదల మరియు తగ్గుదల ఆపరేషన్‌పై గొప్ప ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. సర్క్యూట్. ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి, క్వాంటం వెల్ లేజర్‌లు పుట్టాయి. క్వాంటం మెకానిక్స్‌లో, ఎలక్ట్రాన్ల కదలికను నిరోధించి, వాటిని పరిమాణీకరించే సంభావ్య క్షేత్రాన్ని క్వాంటం వెల్ అంటారు. సెమీకండక్టర్ లేజర్ యొక్క క్రియాశీల పొరలో క్వాంటం శక్తి స్థాయిలను రూపొందించడానికి ఈ క్వాంటం పరిమితి ఉపయోగించబడుతుంది, తద్వారా శక్తి స్థాయిల మధ్య ఎలక్ట్రానిక్ పరివర్తన లేజర్ యొక్క ఉత్తేజిత రేడియేషన్‌పై ఆధిపత్యం చెలాయిస్తుంది, ఇది క్వాంటం వెల్ లేజర్. క్వాంటం వెల్ లేజర్‌లు రెండు రకాలు: క్వాంటం లైన్ లేజర్‌లు మరియు క్వాంటం డాట్ లేజర్‌లు.

① క్వాంటం లైన్ లేజర్

సాంప్రదాయ లేజర్‌ల కంటే 1,000 రెట్లు ఎక్కువ శక్తివంతమైన క్వాంటం వైర్ లేజర్‌లను శాస్త్రవేత్తలు అభివృద్ధి చేశారు, వేగవంతమైన కంప్యూటర్‌లు మరియు కమ్యూనికేషన్ పరికరాలను రూపొందించడంలో పెద్ద అడుగు వేస్తున్నారు. ఫైబర్-ఆప్టిక్ నెట్‌వర్క్‌ల ద్వారా ఆడియో, వీడియో, ఇంటర్నెట్ మరియు ఇతర రకాల కమ్యూనికేషన్ల వేగాన్ని పెంచగల లేజర్‌ను యేల్ విశ్వవిద్యాలయం, న్యూజెర్సీలోని లూసెంట్ టెక్నాలజీస్ బెల్ లాబ్స్ మరియు డ్రెస్డెన్‌లోని మ్యాక్స్ ప్లాంక్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఫర్ ఫిజిక్స్ శాస్త్రవేత్తలు అభివృద్ధి చేశారు. జర్మనీ. ఈ అధిక-శక్తి లేజర్‌లు ఖరీదైన రిపీటర్‌ల అవసరాన్ని తగ్గిస్తాయి, ఇవి కమ్యూనికేషన్ లైన్‌లో ప్రతి 80km (50 మైళ్లు)కి ఇన్‌స్టాల్ చేయబడి, ఫైబర్ (రిపీటర్లు) ద్వారా ప్రయాణించేటప్పుడు తక్కువ తీవ్రత కలిగిన లేజర్ పల్స్‌లను మళ్లీ ఉత్పత్తి చేస్తాయి.