نانولازېرلارنىڭ ئۇقۇمى ۋە تۈرگە ئايرىلىشى

نانو لازېر بىر خىل مىكرو ۋە نانو ئۈسكۈنىسى بولۇپ، نانو سىم قاتارلىق نانو ماتېرىياللاردىن رېزوناتور سۈپىتىدە ياسالغان بولۇپ، فوتو قوزغىتىش ياكى ئېلېكتر قوزغىتىش ئارقىلىق لازېر نۇرى چىقىرالايدۇ. بۇ لازېرنىڭ چوڭلۇقى كۆپىنچە يۈزلەرچە مىكرون ياكى ھەتتا ئونلارچە مىكرون بولۇپ، دىئامېتىرى نانومېتىر تەرتىپىگە يېتىدۇ، بۇ كەلگۈسىدىكى نېپىز پەردە كۆرسىتىش، بىرلەشتۈرۈلگەن ئوپتىكا قاتارلىق ساھەلەرنىڭ مۇھىم بىر قىسمى.

نانولازېرنىڭ تۈرگە ئايرىلىشى:

1. نانوسىملىق لازېر

2001-يىلى، ئامېرىكىدىكى كالىفورنىيە ئۇنىۋېرسىتېتى بېركېلېيدىكى تەتقىقاتچىلار ئىنسان چېچىنىڭ ئۇزۇنلۇقىنىڭ مىڭدىن بىر قىسمىغا تەڭ كېلىدىغان نانوئوپتىك سىمدا دۇنيادىكى ئەڭ كىچىك لازېر - نانولازېرلارنى ياساپ چىقتى. بۇ لازېر پەقەت ئۇلترابىنەفشە نۇر لازېرلىرىنى تارقىتىپلا قالماي، يەنە كۆكتىن چوڭقۇر ئۇلترابىنەفشە نۇرغىچە بولغان لازېرلارنى تارقىتالايدىغان قىلىپ تەڭشىگىلى بولىدۇ. تەتقىقاتچىلار ساپ سىنىك ئوكسىد كرىستاللىرىدىن لازېر ياساش ئۈچۈن يۆنىلىشلىك ئېپىفىتاتسىيە دەپ ئاتىلىدىغان ئۆلچەملىك تېخنىكىنى قوللانغان. ئۇلار ئالدى بىلەن دىئامېتىرى 20nm دىن 150nm غىچە ۋە ئۇزۇنلۇقى 10،000nm بولغان ئالتۇن قەۋەتتە شەكىللەنگەن نانو سىملارنى «مەدەنىيەتلەشتۈرگەن». ئاندىن، تەتقىقاتچىلار پارنىك ئاستىدىكى يەنە بىر لازېر بىلەن نانو سىملاردىكى ساپ سىنىك ئوكسىد كرىستاللىرىنى ئاكتىپلاشتۇرغاندا، ساپ سىنىك ئوكسىد كرىستاللىرى پەقەت 17nm دولقۇن ئۇزۇنلۇقىدىكى لازېرنى تارقىتىدۇ. بۇنداق نانولازېرلار ئاخىرىدا خىمىيىلىك ماددىلارنى ئېنىقلاش ۋە كومپيۇتېر دىسكىلىرى ۋە فوتون كومپيۇتېرلىرىنىڭ ئۇچۇر ساقلاش سىغىمىنى ياخشىلاش ئۈچۈن ئىشلىتىلىشى مۇمكىن.

2. ئۇلترابىنەفشە نۇرلۇق نانولازېر

مىكرو لازېرلار، مىكرو دىسكا لازېرلىرى، مىكرو ھالقىسىمان لازېرلار ۋە كۋانت قار كۆچۈش لازېرلىرىنىڭ پەيدا بولۇشىدىن كېيىن، خىمىك ياڭ پېيدوڭ ۋە ئۇنىڭ كالىفورنىيە ئۇنىۋېرسىتېتى بېركېلېيدىكى خىزمەتداشلىرى ئۆي تېمپېراتۇرىسىدىكى نانو لازېرلارنى ياسىدى. بۇ سىنىك ئوكسىدلىق نانو لازېر نۇر قوزغىتىش ئاستىدا 0.3nm دىن كىچىك سىزىق كەڭلىكى ۋە 385nm دولقۇن ئۇزۇنلۇقىدىكى لازېرنى چىقىرالايدۇ، بۇ دۇنيادىكى ئەڭ كىچىك لازېر ۋە نانو تېخنىكىسى ئارقىلىق ئىشلەپچىقىرىلغان تۇنجى ئەمەلىي ئۈسكۈنىلەرنىڭ بىرى دەپ قارىلىدۇ. تەرەققىياتنىڭ دەسلەپكى باسقۇچىدا، تەتقىقاتچىلار بۇ ZnO نانو لازېرنى ئىشلەپچىقىرىش ئاسان، يۇقىرى يورۇقلۇققا ئىگە، كىچىك چوڭلۇقتا ۋە ئىقتىدارى GaN كۆك لازېرلىرىغا تەڭ ياكى ئۇنىڭدىنمۇ ياخشى دەپ مۆلچەرلىدى. يۇقىرى زىچلىقتىكى نانو سىم قاتارلىرىنى ياساش ئىقتىدارى سەۋەبىدىن، ZnO نانو لازېرلىرى بۈگۈنكى GaAs ئۈسكۈنىلىرىدە مۇمكىن بولمىغان نۇرغۇن قوللىنىشچان پروگراممىلارغا كىرەلەيدۇ. بۇنداق لازېرلارنى يېتىشتۈرۈش ئۈچۈن، ZnO نانو سىم ئېپىتاكسىيال كرىستال ئۆسۈشىنى كاتالىزاتورلايدىغان گاز توشۇش ئۇسۇلى ئارقىلىق سىنتېزلىنىدۇ. ئالدى بىلەن، ساپفىر ئاساسى 1 nm ~ 3.5nm قېلىنلىقتىكى ئالتۇن پەردە بىلەن قاپلىنىدۇ، ئاندىن ئاليۇمىن ئوكسىد كېمىسىگە قويۇلىدۇ، ماتېرىيال ۋە ئاساس ئاممونىي ئېقىمىدا 880°C ~ 905°C غىچە قىزىتىلىپ، Zn پار ھاسىل قىلىنىدۇ، ئاندىن Zn پار ئاساسىغا يەتكۈزۈلىدۇ. ئالتە تەرەپلىك كېسىشمە كۆلىمى 2μm ~ 10μm بولغان نانوسىملار 2 مىنۇت ~ 10 مىنۇتلۇق ئۆسۈش جەريانىدا ھاسىل قىلىندى. تەتقىقاتچىلار ZnO نانوسىمنىڭ دىئامېتىرى 20nm دىن 150nm غىچە بولغان تەبىئىي لازېر بوشلۇقىنى شەكىللەندۈرىدىغانلىقىنى، دىئامېتىرىنىڭ كۆپ قىسمى (%95) نىڭ 70nm دىن 100nm غىچە ئىكەنلىكىنى بايقىدى. نانوسىملارنىڭ قوزغىتىلغان نۇر چىقىرىشىنى تەتقىق قىلىش ئۈچۈن، تەتقىقاتچىلار ئەۋرىشكەنى Nd:YAG لازېرىنىڭ تۆتىنچى گارمونىك چىقىرىش كۈچى (266nm دولقۇن ئۇزۇنلۇقى، 3ns ئىمپۇلس كەڭلىكى) بىلەن ئىسسىقخانا ئىچىدە ئوپتىكىلىق پومپا قىلدى. نۇر چىقىرىش سپېكتىرىنىڭ تەرەققىياتى جەريانىدا، پومپا قۇۋۋىتىنىڭ ئېشىشى بىلەن نۇر ئاجىزلىشىدۇ. لازېرلاش ZnO نانو سىمنىڭ چېكىدىن (تەخمىنەن 40kW/cm2) ئېشىپ كەتكەندە، ئەڭ يۇقىرى نۇقتا نۇر چىقىرىش سپېكتىرىدا پەيدا بولىدۇ. بۇ ئەڭ يۇقىرى نۇقتىلارنىڭ سىزىق كەڭلىكى 0.3nm دىن تۆۋەن بولۇپ، بۇ چەكتىن تۆۋەن نۇر چىقىرىش چوققىسىدىن سىزىق كەڭلىكىدىن 1/50 دىن كۆپرەك كىچىك. بۇ تار سىزىق كەڭلىكى ۋە نۇر چىقىرىش كۈچلۈكلۈكىنىڭ تېز سۈرئەتتە ئېشىشى تەتقىقاتچىلارنىڭ بۇ نانو سىملاردا ھەقىقەتەن قوزغىتىلغان نۇر چىقىرىشنىڭ يۈز بېرىدىغانلىقى توغرىسىدا يەكۈنگە كېلىشىگە سەۋەب بولدى. شۇڭا، بۇ نانو سىملار گۇرۇپپىسى تەبىئىي رېزوناتور رولىنى ئوينايدۇ ۋە شۇڭا ئەڭ ياخشى مىكرو لازېر مەنبەسىگە ئايلىنىدۇ. تەتقىقاتچىلار بۇ قىسقا دولقۇنلۇق نانو لازېرنىڭ ئوپتىكىلىق ھېسابلاش، ئۇچۇر ساقلاش ۋە نانو ئانالىزاتور قاتارلىق ساھەلەردە ئىشلىتىلىشىگە ئىشىنىدۇ.

3. كۋانت قۇدۇق لازېرلىرى

2010-يىلدىن ئىلگىرى ۋە كېيىن، يېرىم ئۆتكۈزگۈچ چىپقا ئويۇلغان سىزىق كەڭلىكى 100nm ياكى ئۇنىڭدىنمۇ تۆۋەن بولىدۇ، توك يولىدا پەقەت بىر قانچە ئېلېكترون ھەرىكەتلىنىدۇ، ئېلېكتروننىڭ كۆپىيىشى ۋە كېمىيىشى توك يولىنىڭ ئىشلىشىگە زور تەسىر كۆرسىتىدۇ. بۇ مەسىلىنى ھەل قىلىش ئۈچۈن، كۋانت قۇدۇق لازېرلىرى بارلىققا كەلدى. كۋانت مېخانىكىسىدا، ئېلېكترونلارنىڭ ھەرىكىتىنى چەكلەيدىغان ۋە ئۇلارنى كۋانتلاشتۇرىدىغان پوتېنسىيال مەيدانى كۋانت قۇدۇقى دەپ ئاتىلىدۇ. بۇ كۋانت چەكلىمىسى يېرىم ئۆتكۈزگۈچ لازېرنىڭ ئاكتىپ قەۋىتىدە كۋانت ئېنېرگىيە سەۋىيەسىنى شەكىللەندۈرۈشكە ئىشلىتىلىدۇ، شۇڭا ئېنېرگىيە سەۋىيەسى ئوتتۇرىسىدىكى ئېلېكترونلۇق ئۆتكۈنچى كۋانت قۇدۇق لازېرى بولغان لازېرنىڭ قوزغىتىلغان رادىئاتسىيەسىگە ھۆكۈمرانلىق قىلىدۇ. كۋانت قۇدۇق لازېرلىرىنىڭ ئىككى خىل تۈرى بار: كۋانت سىزىق لازېرلىرى ۋە كۋانت نۇقتا لازېرلىرى.

① كۋانت سىزىقلىق لازېر

ئالىملار ئەنئەنىۋى لازېرلاردىن 1000 ھەسسە كۈچلۈك بولغان كۋانت سىملىق لازېرلارنى ئىجاد قىلىپ، تېخىمۇ تېز سۈرئەتلىك كومپيۇتېر ۋە ئالاقە ئۈسكۈنىلىرىنى يارىتىش يولىدا چوڭ بىر قەدەم تاشلىدى. ئاۋاز، سىن، تور ۋە باشقا ئالاقە شەكىللىرىنىڭ سۈرئىتىنى تالا-ئوپتىك تور ئارقىلىق ئاشۇرالايدىغان بۇ لازېرنى يالې ئۇنىۋېرسىتېتى، يېڭى جېرسىيدىكى لۇسېنت تېخنىكا شىركىتى بېل LABS ۋە گېرمانىيەنىڭ درېسدېندىكى ماكىس پلانك فىزىكا ئىنستىتۇتىدىكى ئالىملار ئىجاد قىلغان. بۇ يۇقىرى قۇۋۋەتلىك لازېرلار ئالاقە لىنىيىسى بويىچە ھەر 80 كىلومېتىر (50 مىل) ئارىلىقتا ئورنىتىلىدىغان قىممەت باھالىق تەكرارلىغۇچلارغا بولغان ئېھتىياجنى ئازايتىدۇ، بۇ قايتا تالا ئارقىلىق ئۆتكەندە كۈچلۈكلۈكى تۆۋەن بولغان لازېر ئىمپۇلسلىرىنى (تەكرارلىغۇچلار) ھاسىل قىلىدۇ.