納米激光器，是指由納米線等納米材料作為諧振腔，在光激發(fā)或電激發(fā)下能夠出射激光的微納器件。
隨著納米技術(shù)和納米光子學(xué)的發(fā)展，緊湊微型化激光器應(yīng)用前景引人關(guān)注。當激光器諧振腔尺寸減小到發(fā)射波長時，電磁諧振腔中將產(chǎn)生更為有趣的物理效應(yīng)。因此，在發(fā)展低維、低泵浦閾值的超快相干光源，以及納米光電集成和等離激元光路時，減小半導(dǎo)體激光器的三維尺寸至關(guān)重要。
隨著人類社會科技的進步，激光器本身的發(fā)展從未停息腳步?！禨cience》發(fā)表了美國California大學(xué) Berkeley分校M． Huang 和 P． Yang等人的“室溫紫外輻射的納米激光器”聲稱是世界上最小的激光器。當時他們先是在藍寶石基底上鍍上1～3．5微米厚度的金，然后把它們放到鋁的蒸發(fā)皿中，在氬氣中將材料和基底加熱到880～905攝氏度以產(chǎn)生Zn蒸氣，產(chǎn)生的Zn蒸氣傳送到基底上，大約經(jīng)過2～10分鐘左右，截面為六角形的納米線便可以生長到2～10微米。直徑為20～150 nm的納米線自然形成了一個激光腔。在室溫下截面為六角形的納米線樣品用Nd：YAG激光器的四次諧波的激光泵浦（波長為266nm，脈寬為3ns），泵浦的激光光束以10度角入射聚焦在納米線的對稱軸上。這樣一來，受激輻射發(fā)射的光便沿著ZnO納米線中心袖的方向在納米線的末端表平面上會聚。
納米激光器研究對基礎(chǔ)研究和實際應(yīng)用都有重要意義。首先，二維材料作為最薄的光學(xué)增益材料，已被證明可以支持低溫下的激光運轉(zhuǎn)，但是這種單層分子材料是否足以支持室溫下的激光運轉(zhuǎn)，在科技界尚存疑慮。室溫運轉(zhuǎn)是絕大部分激光實際應(yīng)用的前提，因而新型激光的室溫運轉(zhuǎn)在半導(dǎo)體激光發(fā)展史上具有指標性意義。另外，由于二維材料中極強的庫倫相互作用，電子和空穴總是以激子態(tài)出現(xiàn)，因而這種激光實際上與一種新型的激子極化激元的玻色－愛因斯坦凝聚密切相關(guān)，是基礎(chǔ)物理領(lǐng)域目前最為活躍的課題之一。
納米激光器工作時只需約100微安的電流。最近納米激光器的研究人員把這種光子導(dǎo)線縮小到只有五分之一立方微米體積內(nèi)。在這一尺度上，此結(jié)構(gòu)的光子狀態(tài)數(shù)少于10個，接近了無能量運行所要求的條件，但是光子的數(shù)目還沒有減少到這樣的極限上。
最近，麻省理工學(xué)院的研究人員把被激發(fā)的鋇原子一個一個地送入激光器中，每個原子發(fā)射一個有用的光子除了能提高效率以外，無能量閾納米激光器的運行還可以得出速度極快的激光器。由于只需要極少的能量就可以發(fā)射激光，這類裝置可以實現(xiàn)瞬時開關(guān)。已經(jīng)有一些激光器能夠以快于每秒鐘200億次的速度開關(guān)，適合用于光纖通信。由于納米技術(shù)的迅速發(fā)展，這種無能量閾納米激光器的實現(xiàn)將指日可待。
納米激光器在光計算，信息存儲和納米分析等領(lǐng)域也會得到廣泛的應(yīng)用。納米激光器可以用于電路，可以自動地調(diào)控開關(guān)。若把激光器集成安裝到芯片上便可提高計算機磁盤信息存儲量以及未來的光子計算機的信息存儲量，加速信息技術(shù)的集成化發(fā)展。
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