ನ್ಯಾನೊಲೇಸರ್‌ಗಳ ಪರಿಕಲ್ಪನೆ ಮತ್ತು ವರ್ಗೀಕರಣ

ನ್ಯಾನೊಲೇಸರ್ ಒಂದು ರೀತಿಯ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊ ಸಾಧನವಾಗಿದ್ದು, ನ್ಯಾನೊವೈರ್‌ನಂತಹ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳಿಂದ ರೆಸೋನೇಟರ್‌ನಂತೆ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಫೋಟೊಎಕ್ಸಿಟೇಶನ್ ಅಥವಾ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರಚೋದನೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಹೊರಸೂಸಬಹುದು. ಈ ಲೇಸರ್‌ನ ಗಾತ್ರವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ನೂರಾರು ಮೈಕ್ರಾನ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ಹತ್ತಾರು ಮೈಕ್ರಾನ್‌ಗಳು, ಮತ್ತು ವ್ಯಾಸವು ನ್ಯಾನೋಮೀಟರ್ 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 ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯದ ಸಂಶೋಧಕರು ವಿಶ್ವದ ಅತ್ಯಂತ ಚಿಕ್ಕದಾದ ಲೇಸರ್ - ನ್ಯಾನೊಲೇಸರ್ಗಳನ್ನು - ನ್ಯಾನೊಪ್ಟಿಕ್ ತಂತಿಯ ಮೇಲೆ ಮಾನವ ಕೂದಲಿನ ಉದ್ದದ ಸಾವಿರ ಭಾಗದಷ್ಟು ಮಾತ್ರ ರಚಿಸಿದರು. ಈ ಲೇಸರ್ ನೇರಳಾತೀತ ಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸುವುದಲ್ಲದೆ, ನೀಲಿಯಿಂದ ಆಳವಾದ ನೇರಳಾತೀತದವರೆಗೆ ಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸುವಂತೆ ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಬಹುದು. ಶುದ್ಧ ಸತು ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸ್ಫಟಿಕಗಳಿಂದ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ರಚಿಸಲು ಸಂಶೋಧಕರು ಓರಿಯೆಂಟೆಡ್ ಎಪಿಫೈಟೇಶನ್ ಎಂಬ ಪ್ರಮಾಣಿತ ತಂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿದರು. ಅವರು ಮೊದಲು "ಸಂಸ್ಕೃತಿ" ನ್ಯಾನೊವೈರ್‌ಗಳನ್ನು, ಅಂದರೆ, 20nm ನಿಂದ 150nm ವ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಚಿನ್ನದ ಪದರದ ಮೇಲೆ ಮತ್ತು 10,000 nm ಶುದ್ಧ ಸತು ಆಕ್ಸೈಡ್ ತಂತಿಗಳನ್ನು ರಚಿಸಿದರು. ನಂತರ, ಸಂಶೋಧಕರು ಹಸಿರುಮನೆ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಮತ್ತೊಂದು ಲೇಸರ್ನೊಂದಿಗೆ ನ್ಯಾನೊವೈರ್ಗಳಲ್ಲಿ ಶುದ್ಧ ಸತು ಆಕ್ಸೈಡ್ ಹರಳುಗಳನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಿದಾಗ, ಶುದ್ಧ ಸತು ಆಕ್ಸೈಡ್ ಹರಳುಗಳು ಕೇವಲ 17nm ತರಂಗಾಂತರದೊಂದಿಗೆ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಹೊರಸೂಸಿದವು. ಅಂತಹ ನ್ಯಾನೊಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ರಾಸಾಯನಿಕಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು ಮತ್ತು ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಡಿಸ್ಕ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಫೋಟೊನಿಕ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳ ಮಾಹಿತಿ ಶೇಖರಣಾ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು.

2. ನೇರಳಾತೀತ ನ್ಯಾನೊಲೇಸರ್

ಮೈಕ್ರೋ-ಲೇಸರ್‌ಗಳು, ಮೈಕ್ರೋ-ಡಿಸ್ಕ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು, ಮೈಕ್ರೋ-ರಿಂಗ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಅವಲಾಂಚ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳ ಆಗಮನದ ನಂತರ, ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಯಾಂಗ್ ಪೀಡಾಂಗ್ ಮತ್ತು ಬರ್ಕ್ಲಿಯ ಕ್ಯಾಲಿಫೋರ್ನಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದಲ್ಲಿ ಅವರ ಸಹೋದ್ಯೋಗಿಗಳು ಕೊಠಡಿ ತಾಪಮಾನ ನ್ಯಾನೊಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದರು. ಈ ಸತು ಆಕ್ಸೈಡ್ ನ್ಯಾನೊಲೇಸರ್ ಬೆಳಕಿನ ಪ್ರಚೋದನೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ 0.3nm ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಲೈನ್‌ವಿಡ್ತ್ ಮತ್ತು 385nm ತರಂಗಾಂತರದೊಂದಿಗೆ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತದೆ, ಇದು ವಿಶ್ವದ ಅತ್ಯಂತ ಚಿಕ್ಕ ಲೇಸರ್ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸಿ ತಯಾರಿಸಿದ ಮೊದಲ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ. ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ಆರಂಭಿಕ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಸಂಶೋಧಕರು ಈ ZnO ನ್ಯಾನೊಲೇಸರ್ ತಯಾರಿಸಲು ಸುಲಭ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೊಳಪು, ಸಣ್ಣ ಗಾತ್ರ, ಮತ್ತು ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯು GaN ನೀಲಿ ಲೇಸರ್‌ಗಳಿಗೆ ಸಮಾನವಾಗಿದೆ ಅಥವಾ ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಭವಿಷ್ಯ ನುಡಿದಿದ್ದಾರೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ನ್ಯಾನೊವೈರ್ ಅರೇಗಳನ್ನು ಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಿಂದಾಗಿ, ZnO ನ್ಯಾನೊಲೇಸರ್‌ಗಳು ಇಂದಿನ GaAs ಸಾಧನಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಾಧ್ಯವಾಗದ ಅನೇಕ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳನ್ನು ನಮೂದಿಸಬಹುದು. ಅಂತಹ ಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಬೆಳೆಸಲು, ZnO ನ್ಯಾನೊವೈರ್ ಅನ್ನು ಅನಿಲ ಸಾರಿಗೆ ವಿಧಾನದಿಂದ ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಎಪಿಟಾಕ್ಸಿಯಲ್ ಸ್ಫಟಿಕ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ವೇಗವರ್ಧಿಸುತ್ತದೆ. ಮೊದಲಿಗೆ, ನೀಲಮಣಿ ತಲಾಧಾರವನ್ನು 1 nm ~ 3.5nm ದಪ್ಪದ ಚಿನ್ನದ ಫಿಲ್ಮ್‌ನಿಂದ ಲೇಪಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಅದನ್ನು ಅಲ್ಯೂಮಿನಾ ದೋಣಿಯ ಮೇಲೆ ಇರಿಸಿ, ವಸ್ತು ಮತ್ತು ತಲಾಧಾರವನ್ನು ಅಮೋನಿಯಾ ಹರಿವಿನಲ್ಲಿ 880 ° C ~ 905 ° C ಗೆ ಬಿಸಿಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. Zn ಉಗಿ, ಮತ್ತು ನಂತರ Zn ಉಗಿ ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ಸಾಗಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಷಡ್ಭುಜೀಯ ಅಡ್ಡ-ವಿಭಾಗದ ಪ್ರದೇಶದೊಂದಿಗೆ 2μm~10μm ನ ನ್ಯಾನೊವೈರ್‌ಗಳು 2min~10min ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತವೆ. ZnO ನ್ಯಾನೊವೈರ್ 20nm ನಿಂದ 150nm ವ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ನೈಸರ್ಗಿಕ ಲೇಸರ್ ಕುಹರವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದಾರೆ ಮತ್ತು ಅದರ ವ್ಯಾಸದ ಹೆಚ್ಚಿನ (95%) 70nm ನಿಂದ 100nm ಆಗಿದೆ. ನ್ಯಾನೊವೈರ್‌ಗಳ ಪ್ರಚೋದಿತ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು, ಸಂಶೋಧಕರು Nd:YAG ಲೇಸರ್ (266nm ತರಂಗಾಂತರ, 3ns ನಾಡಿ ಅಗಲ) ನ ನಾಲ್ಕನೇ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಔಟ್‌ಪುಟ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಹಸಿರುಮನೆಯಲ್ಲಿ ಮಾದರಿಯನ್ನು ದೃಗ್ವೈಜ್ಞಾನಿಕವಾಗಿ ಪಂಪ್ ಮಾಡಿದರು. ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ವರ್ಣಪಟಲದ ವಿಕಸನದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಪಂಪ್ ಶಕ್ತಿಯ ಹೆಚ್ಚಳದೊಂದಿಗೆ ಬೆಳಕು ಲೇಮ್ ಆಗುತ್ತದೆ. ಲೇಸಿಂಗ್ ZnO ನ್ಯಾನೊವೈರ್‌ನ ಮಿತಿಯನ್ನು ಮೀರಿದಾಗ (ಸುಮಾರು 40kW/cm), ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್‌ನಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಧಿಕ ಬಿಂದು ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಈ ಅತ್ಯುನ್ನತ ಬಿಂದುಗಳ ಸಾಲಿನ ಅಗಲವು 0.3nm ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಮಿತಿಗಿಂತ ಕೆಳಗಿನ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಶೃಂಗದಿಂದ ರೇಖೆಯ ಅಗಲಕ್ಕಿಂತ 1/50 ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. ಈ ಕಿರಿದಾದ ಲೈನ್‌ವಿಡ್ತ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ತೀವ್ರತೆಯ ತ್ವರಿತ ಹೆಚ್ಚಳವು ಈ ನ್ಯಾನೊವೈರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರಚೋದಿತ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ತೀರ್ಮಾನಿಸಲು ಕಾರಣವಾಯಿತು. ಆದ್ದರಿಂದ, ಈ ನ್ಯಾನೊವೈರ್ ರಚನೆಯು ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅನುರಣಕವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಆದರ್ಶ ಮೈಕ್ರೋ ಲೇಸರ್ ಮೂಲವಾಗಿ ಪರಿಣಮಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಕಡಿಮೆ ತರಂಗಾಂತರದ ನ್ಯಾನೋಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್, ಮಾಹಿತಿ ಸಂಗ್ರಹಣೆ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊ ವಿಶ್ಲೇಷಕ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಬಹುದು ಎಂದು ಸಂಶೋಧಕರು ನಂಬಿದ್ದಾರೆ.

3. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವೆಲ್ ಲೇಸರ್ಗಳು

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

① ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಲೈನ್ ಲೇಸರ್

ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವೈರ್ ಲೇಸರ್‌ಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ, ಅದು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಲೇಸರ್‌ಗಳಿಗಿಂತ 1,000 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿಶಾಲಿಯಾಗಿದೆ, ವೇಗವಾದ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಸಂವಹನ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ರಚಿಸುವತ್ತ ದೊಡ್ಡ ಹೆಜ್ಜೆ ಇಡುತ್ತಿದೆ. ಫೈಬರ್-ಆಪ್ಟಿಕ್ ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್‌ಗಳ ಮೂಲಕ ಆಡಿಯೊ, ವಿಡಿಯೋ, ಇಂಟರ್ನೆಟ್ ಮತ್ತು ಇತರ ರೀತಿಯ ಸಂವಹನದ ವೇಗವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಯೇಲ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯ, ನ್ಯೂಜೆರ್ಸಿಯ ಲ್ಯೂಸೆಂಟ್ ಟೆಕ್ನಾಲಜೀಸ್ ಬೆಲ್ ಲ್ಯಾಬ್ಸ್ ಮತ್ತು ಡ್ರೆಸ್ಡೆನ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಮ್ಯಾಕ್ಸ್ ಪ್ಲ್ಯಾಂಕ್ ಇನ್‌ಸ್ಟಿಟ್ಯೂಟ್ ಫಾರ್ ಫಿಸಿಕ್ಸ್‌ನ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಜರ್ಮನಿ. ಈ ಉನ್ನತ-ಶಕ್ತಿಯ ಲೇಸರ್‌ಗಳು ದುಬಾರಿ ರಿಪೀಟರ್‌ಗಳ ಅಗತ್ಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇವುಗಳನ್ನು ಪ್ರತಿ 80km (50 ಮೈಲುಗಳು) ಸಂವಹನ ಮಾರ್ಗದಲ್ಲಿ ಸ್ಥಾಪಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತೆ ಫೈಬರ್ (ರಿಪೀಟರ್‌ಗಳು) ಮೂಲಕ ಚಲಿಸುವಾಗ ಕಡಿಮೆ ತೀವ್ರತೆಯ ಲೇಸರ್ ದ್ವಿದಳ ಧಾನ್ಯಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ.