ನ್ಯಾನೊಲೇಸರ್‌ಗಳ ಪರಿಕಲ್ಪನೆ ಮತ್ತು ವರ್ಗೀಕರಣ

ನ್ಯಾನೊಲೇಸರ್ ಒಂದು ರೀತಿಯ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊ ಸಾಧನವಾಗಿದ್ದು, ಇದು ನ್ಯಾನೊವೈರ್‌ನಂತಹ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳಿಂದ ರೆಸೋನೇಟರ್ ಆಗಿ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಮತ್ತು ಫೋಟೋಎಕ್ಸಿಟೇಶನ್ ಅಥವಾ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರಚೋದನೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತದೆ. ಈ ಲೇಸರ್‌ನ ಗಾತ್ರವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ನೂರಾರು ಮೈಕ್ರಾನ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ಹತ್ತಾರು ಮೈಕ್ರಾನ್‌ಗಳಷ್ಟಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವ್ಯಾಸವು ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್ ಕ್ರಮದವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ, ಇದು ಭವಿಷ್ಯದ ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ಪ್ರದರ್ಶನ, ಸಂಯೋಜಿತ ದೃಗ್ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಇತರ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ಪ್ರಮುಖ ಭಾಗವಾಗಿದೆ.

ನ್ಯಾನೊಲೇಸರ್ ವರ್ಗೀಕರಣ:

1. ನ್ಯಾನೊವೈರ್ ಲೇಸರ್

2001 ರಲ್ಲಿ, ಯುನೈಟೆಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ಸ್‌ನ ಬರ್ಕ್ಲಿಯ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ಸಂಶೋಧಕರು, ಮಾನವ ಕೂದಲಿನ ಉದ್ದದ ಸಾವಿರದ ಒಂದು ಭಾಗದಷ್ಟು ಮಾತ್ರ ಇರುವ ನ್ಯಾನೊಪ್ಟಿಕ್ ತಂತಿಯ ಮೇಲೆ ವಿಶ್ವದ ಅತ್ಯಂತ ಚಿಕ್ಕ ಲೇಸರ್ - ನ್ಯಾನೊಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ರಚಿಸಿದರು. ಈ ಲೇಸರ್ ನೇರಳಾತೀತ ಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸುವುದಲ್ಲದೆ, ನೀಲಿ ಬಣ್ಣದಿಂದ ಆಳವಾದ ನೇರಳಾತೀತದವರೆಗಿನ ಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸಲು ಸಹ ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಬಹುದು. ಶುದ್ಧ ಸತು ಆಕ್ಸೈಡ್ ಹರಳುಗಳಿಂದ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸಲು ಸಂಶೋಧಕರು ಓರಿಯೆಂಟೆಡ್ ಎಪಿಫೈಟೇಶನ್ ಎಂಬ ಪ್ರಮಾಣಿತ ತಂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿದರು. ಅವರು ಮೊದಲು ನ್ಯಾನೊವೈರ್‌ಗಳನ್ನು "ಸಂಸ್ಕೃತಿ" ಮಾಡಿದರು, ಅಂದರೆ, 20nm ನಿಂದ 150nm ವ್ಯಾಸ ಮತ್ತು 10,000 nm ಶುದ್ಧ ಸತು ಆಕ್ಸೈಡ್ ತಂತಿಗಳ ಉದ್ದವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಚಿನ್ನದ ಪದರದ ಮೇಲೆ ರೂಪುಗೊಂಡಿತು. ನಂತರ, ಸಂಶೋಧಕರು ಹಸಿರುಮನೆ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಮತ್ತೊಂದು ಲೇಸರ್‌ನೊಂದಿಗೆ ನ್ಯಾನೊವೈರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಶುದ್ಧ ಸತು ಆಕ್ಸೈಡ್ ಹರಳುಗಳನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಿದಾಗ, ಶುದ್ಧ ಸತು ಆಕ್ಸೈಡ್ ಹರಳುಗಳು ಕೇವಲ 17nm ತರಂಗಾಂತರದೊಂದಿಗೆ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತವೆ. ಅಂತಹ ನ್ಯಾನೊಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ರಾಸಾಯನಿಕಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು ಮತ್ತು ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಡಿಸ್ಕ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಫೋಟೊನಿಕ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳ ಮಾಹಿತಿ ಸಂಗ್ರಹ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು.

2. ನೇರಳಾತೀತ ನ್ಯಾನೋಲೇಸರ್

ಮೈಕ್ರೋ-ಲೇಸರ್‌ಗಳು, ಮೈಕ್ರೋ-ಡಿಸ್ಕ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು, ಮೈಕ್ರೋ-ರಿಂಗ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಅವಲಾಂಚೆ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಆಗಮನದ ನಂತರ, ಬರ್ಕ್ಲಿಯ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಯಾಂಗ್ ಪೀಡಾಂಗ್ ಮತ್ತು ಅವರ ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು ಕೊಠಡಿ ತಾಪಮಾನದ ನ್ಯಾನೋಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದರು. ಈ ಸತು ಆಕ್ಸೈಡ್ ನ್ಯಾನೋಲೇಸರ್ ಬೆಳಕಿನ ಪ್ರಚೋದನೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ 0.3nm ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಲೈನ್‌ವಿಡ್ತ್ ಮತ್ತು 385nm ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಹೊರಸೂಸಬಹುದು, ಇದು ವಿಶ್ವದ ಅತ್ಯಂತ ಚಿಕ್ಕ ಲೇಸರ್ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೋತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸಿ ತಯಾರಿಸಿದ ಮೊದಲ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗಿದೆ. ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ಆರಂಭಿಕ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಈ ZnO ನ್ಯಾನೋಲೇಸರ್ ತಯಾರಿಸಲು ಸುಲಭ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೊಳಪು, ಸಣ್ಣ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ GaN ನೀಲಿ ಲೇಸರ್‌ಗಳಿಗೆ ಸಮಾನ ಅಥವಾ ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಭವಿಷ್ಯ ನುಡಿದಿದ್ದಾರೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ನ್ಯಾನೋವೈರ್ ಅರೇಗಳನ್ನು ಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಿಂದಾಗಿ, ZnO ನ್ಯಾನೋಲೇಸರ್‌ಗಳು ಇಂದಿನ GaAs ಸಾಧನಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಾಧ್ಯವಾಗದ ಅನೇಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಬಹುದು. ಅಂತಹ ಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಸಲು, ZnO ನ್ಯಾನೋವೈರ್ ಅನ್ನು ಅನಿಲ ಸಾರಿಗೆ ವಿಧಾನದಿಂದ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ವೇಗವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ. ಮೊದಲು, ನೀಲಮಣಿ ತಲಾಧಾರವನ್ನು 1 nm~3.5nm ದಪ್ಪದ ಚಿನ್ನದ ಪದರದ ಪದರದಿಂದ ಲೇಪಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಅದನ್ನು ಅಲ್ಯೂಮಿನಾ ದೋಣಿಯ ಮೇಲೆ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ವಸ್ತು ಮತ್ತು ತಲಾಧಾರವನ್ನು ಅಮೋನಿಯಾ ಹರಿವಿನಲ್ಲಿ 880 ° C ~905 ° C ಗೆ ಬಿಸಿ ಮಾಡಿ Zn ಉಗಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ನಂತರ Zn ಉಗಿಯನ್ನು ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ಸಾಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಷಡ್ಭುಜೀಯ ಅಡ್ಡ-ವಿಭಾಗದ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ 2μm~10μm ನ ನ್ಯಾನೋವೈರ್‌ಗಳನ್ನು 2min~10min ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ZnO ನ್ಯಾನೋವೈರ್ 20nm ನಿಂದ 150nm ವ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಲೇಸರ್ ಕುಹರವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ವ್ಯಾಸದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಭಾಗ (95%) 70nm ನಿಂದ 100nm ಆಗಿದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಕಂಡುಕೊಂಡರು. ನ್ಯಾನೋವೈರ್‌ಗಳ ಪ್ರಚೋದಿತ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು, ಸಂಶೋಧಕರು Nd:YAG ಲೇಸರ್‌ನ ನಾಲ್ಕನೇ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಔಟ್‌ಪುಟ್‌ನೊಂದಿಗೆ (266nm ತರಂಗಾಂತರ, 3ns ಪಲ್ಸ್ ಅಗಲ) ಹಸಿರುಮನೆಯಲ್ಲಿ ಮಾದರಿಯನ್ನು ದೃಗ್ವೈಜ್ಞಾನಿಕವಾಗಿ ಪಂಪ್ ಮಾಡಿದರು. ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ವರ್ಣಪಟಲದ ವಿಕಾಸದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಪಂಪ್ ಶಕ್ತಿಯ ಹೆಚ್ಚಳದೊಂದಿಗೆ ಬೆಳಕು ಕುಗ್ಗುತ್ತದೆ. ಲೇಸಿಂಗ್ ZnO ನ್ಯಾನೊವೈರ್‌ನ ಮಿತಿಯನ್ನು (ಸುಮಾರು 40kW/cm) ಮೀರಿದಾಗ, ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ವರ್ಣಪಟಲದಲ್ಲಿ ಅತ್ಯುನ್ನತ ಬಿಂದು ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಈ ಅತ್ಯುನ್ನತ ಬಿಂದುಗಳ ರೇಖೆಯ ಅಗಲವು 0.3nm ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಮಿತಿಗಿಂತ ಕೆಳಗಿನ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಶೃಂಗದಿಂದ ರೇಖೆಯ ಅಗಲಕ್ಕಿಂತ 1/50 ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. ಈ ಕಿರಿದಾದ ರೇಖೆಯ ಅಗಲಗಳು ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ತೀವ್ರತೆಯಲ್ಲಿನ ತ್ವರಿತ ಹೆಚ್ಚಳವು ಸಂಶೋಧಕರು ಈ ನ್ಯಾನೊವೈರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರಚೋದಿತ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೀರ್ಮಾನಿಸಲು ಕಾರಣವಾಯಿತು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಈ ನ್ಯಾನೊವೈರ್ ಶ್ರೇಣಿಯು ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅನುರಣಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೀಗಾಗಿ ಆದರ್ಶ ಮೈಕ್ರೋ ಲೇಸರ್ ಮೂಲವಾಗಬಹುದು. ಈ ಕಡಿಮೆ-ತರಂಗಾಂತರದ ನ್ಯಾನೊಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್, ಮಾಹಿತಿ ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊವಿಶ್ಲೇಷಕ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಬಹುದು ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ನಂಬುತ್ತಾರೆ.

3. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವೆಲ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು

2010 ರ ಮೊದಲು ಮತ್ತು ನಂತರ, ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಚಿಪ್‌ನಲ್ಲಿ ಕೆತ್ತಲಾದ ರೇಖೆಯ ಅಗಲವು 100nm ಅಥವಾ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ತಲುಪುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ನಲ್ಲಿ ಕೆಲವೇ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಚಲಿಸುತ್ತವೆ, ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ನ ಹೆಚ್ಚಳ ಮತ್ತು ಇಳಿಕೆ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್‌ನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆಯ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ. ಈ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವೆಲ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ಹುಟ್ಟಿಕೊಂಡವು. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಚಲನೆಯನ್ನು ನಿರ್ಬಂಧಿಸುವ ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ಪ್ರಮಾಣೀಕರಿಸುವ ಸಂಭಾವ್ಯ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವೆಲ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ನಿರ್ಬಂಧವನ್ನು ಅರೆವಾಹಕ ಲೇಸರ್‌ನ ಸಕ್ರಿಯ ಪದರದಲ್ಲಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟವನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಗಳ ನಡುವಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಪರಿವರ್ತನೆಯು ಲೇಸರ್‌ನ ಉತ್ಸುಕ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಪ್ರಾಬಲ್ಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವೆಲ್ ಲೇಸರ್ ಆಗಿದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವೆಲ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಎರಡು ವಿಧಗಳಿವೆ: ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಲೈನ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಡಾಟ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು.

① ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಲೈನ್ ಲೇಸರ್

ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಲೇಸರ್‌ಗಳಿಗಿಂತ 1,000 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿಶಾಲಿಯಾದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವೈರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ, ಇದು ವೇಗವಾದ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಸಂವಹನ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ರಚಿಸುವತ್ತ ಒಂದು ದೊಡ್ಡ ಹೆಜ್ಜೆಯನ್ನು ಇಟ್ಟಿದೆ. ಫೈಬರ್-ಆಪ್ಟಿಕ್ ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್‌ಗಳ ಮೂಲಕ ಆಡಿಯೋ, ವಿಡಿಯೋ, ಇಂಟರ್ನೆಟ್ ಮತ್ತು ಇತರ ರೀತಿಯ ಸಂವಹನದ ವೇಗವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಯೇಲ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯ, ನ್ಯೂಜೆರ್ಸಿಯ ಲುಸೆಂಟ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜೀಸ್ ಬೆಲ್ LABS ಮತ್ತು ಜರ್ಮನಿಯ ಡ್ರೆಸ್ಡೆನ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಮ್ಯಾಕ್ಸ್ ಪ್ಲಾಂಕ್ ಇನ್‌ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಫಾರ್ ಫಿಸಿಕ್ಸ್‌ನ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ದುಬಾರಿ ರಿಪೀಟರ್‌ಗಳ ಅಗತ್ಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇವುಗಳನ್ನು ಸಂವಹನ ಮಾರ್ಗದ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಪ್ರತಿ 80 ಕಿಮೀ (50 ಮೈಲುಗಳು) ಸ್ಥಾಪಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಫೈಬರ್ (ರಿಪೀಟರ್‌ಗಳು) ಮೂಲಕ ಪ್ರಯಾಣಿಸುವಾಗ ಕಡಿಮೆ ತೀವ್ರತೆಯ ಲೇಸರ್ ಪಲ್ಸ್‌ಗಳನ್ನು ಮತ್ತೆ ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ.