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纳米激光器应用广泛

星之球科技 来源:华工激光2011-11-21 我要评论(0 )   

纳米激光器是怎么样来分类的 如果不用Nd:YAG激光器的四次谐波的激光做泵浦源,而改用电流来激活纳米线,这样的纳米激光器岂不是更为理想吗?据2003年《Nature》杂志报...

纳米激光器是怎么样来分类的
如果不用Nd:YAG激光器的四次谐波的激光做泵浦源,而改用电流来激活纳米线,这样的纳米激光器岂不是更为理想吗?据2003年《Nature》杂志报道,美国哈佛大学以CharlesLieber为首的科学家们成功地研制出不需外来激光泵浦的一种新型电驱动的纳米激光器,其是用外电流激励泵浦的。这种外电流激励泵浦的新型激光器实际上是以半导体硫化镉为原料制成的纳米线。将硫化镉纳米线安装在涂有硅材料的基底上,制成一个回路。接通电源后,便可观察到,在一定电压下,电流通过硅材料流向硫化镉纳米线,纳米线的另一端随即发出蓝绿色的光。随着电流强度增大,光的颜色变得单一,波长也相当短。在这种情况下硫化镉纳米线所发出的光便是激光。在随后的实验中,他们使用了不同的半导体材料,由此制成的激光器发出的激光颜色也各不相同,氮化镓纳米线发出蓝色到紫外的光,磷化铟纳米线发出红外光。CharlesLieber等人的研究小组用涂覆在硅基片上硫化镉纳米线而研制成功的纳米激光器,其中电接触是通过涂覆硫化镉纳米线表面的金属导体层来实现的,在加上一定电压时会有电流通过这种结构,而硫化镉纳米线末端开始发出波长约为490微米的蓝绿色激光。当电流达到一定值,发出的激光会变成几乎是单色光,单色光是感应式激光的可靠特征。其他的半导体材料,例如氮化镓和磷化铟,能产生更宽波段的激光,实际上这样构成的纳米激光器所发出的激光可覆盖从紫外线到红外线整个波段。

 

纳米激光器的微小尺寸可以使光子被限制在少数几个状态上,而低音廊效应则使光子受到约束,直到所产生的光波累积起足够多的能量后透过此结构。其结果是激光器达到极高的工作效率,而能量阈则很低。

纳米激光器实际上是一根弯曲成极薄的面包圈的形状的光子导线,实验发现,纳米激光器的大小和形状能够有效控制它发射出的光子的量子行为,从而影响激光器的工作。

研究还发现,纳米激光器工作时只需约100微安的电流。最近纳米激光器的研究人员把这种光子导线缩小到只有五分之一立方微米体积内。在这一尺度上,此结构的光子状态数少于10个,接近了无能量运行所要求的条件,但是光子的数目还没有减少到这样的极限上。最近,麻省理工学院的研究人员把被激发的钡原子一个一个地送入激光器中,每个原子发射一个有用的光子除了能提高效率以外,无能量阈纳米激光器的运行还可以得出速度极快的激光器。由于只需要极少的能量就可以发射激光,这类装置可以实现瞬时开关。已经有一些激光器能够以快于每秒钟200亿次的速度开关,适合用于光纤通信。由于纳米技术的迅速发展,这种无能量阈纳米激光器的实现将指日可待。

纳米线的化学弹性和其一维性使它们成为理想的超小型的激光光源,这种超小型的纳米激光器在一系列领域中有着非常广阔的应用前景。在化学和生物医学工程中例如生物传感器、显微术和激光外科以及也有可能把纳米激光器用于鉴别化学物质。同时纳米激光器在光计算,信息存储和纳米分析等领域也会得到广泛的应用。纳米激光器可以用于电路,可以自动地调控开关。若把激光器集成安装到芯片上便可提高计算机磁盘信息存储量以及未来的光子计算机的信息存储量,加速信息技术的集成化发展。

 

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