Kas ir nanolāzers?

Īsā atbilde

Nanolāzeram ir visas standarta izmēra lāzera tipiskās īpašības, kas nozīmē, ka gaisma tiek pastiprināta, stimulējot starojuma emisiju. Galvenā atšķirība no nanolāzera ir gan mehānisma, gan izstarotā gaismas stara mērogs. Prefikss “nano” ir atvasināts no grieķu vārda, kas nozīmē “rūķis”. Attiecīgi nanolāzers ir daudz mazāks nekā standarta lāzers gan pēc nospieduma, gan izstarotā stara. Patiesībā lielākā daļa nanotehnoloģiju bieži ir desmitiem vai simtiem reižu mazākas nekā tradicionālās tehnoloģijas.

Nanolāzeriem ir iespēja kondensēt vai ierobežot gaismas staru, kas izstarots ārpus gaismas difrakcijas robežas. Kā zinātnisks jēdziens gaismas difrakcijas robeža attiecas uz spēju ierobežot gaismu. Savulaik zinātnieki uzskatīja, ka gaismu var ierobežot līdz pusei tās viļņa garuma. Šādas robežas tika uzskatītas par gaismas difrakcijas robežām. Tomēr atšķirībā no tradicionālajiem lāzeriem nanolāzeri spēj ierobežot gaismas staru, kas ir pat 100 reizes mazāks par pusi no tā viļņa garuma.

Lāzeri darbojas, izmantojot sarežģītas attiecības starp redzamo gaismu, fotoniem un viļņu garumiem. Optiskie rezonatori, komponenti, ko izmanto, lai pārvaldītu atgriezenisko saiti lāzerā, ir nepieciešami, lai radītu fotonu svārstības, kas nepieciešamas, lai lāzers izstaro gaismu. Pirms nanolāzeru tehnoloģiju izstrādes tika uzskatīts, ka minimālais rezonatora izmērs ir puse no lāzera gaismas viļņa garuma. Izmantojot virsmas plazmonus, nevis fotonus, izstrādātāji spēja samazināt nanolāzeriem nepieciešamā rezonatora izmēru un tādējādi izveidot pasaulē mazākos lāzerus.

Pirmais darbojošais nanolāzers tika izstrādāts 2003. gadā. Priekšlikumi un ieteikumi nanolāzeru tehnoloģijām sākās 1950. gadu beigās, lai gan sākotnējie miniatūrie plazmona lāzeri izrādījās nepraktiski. Kopš 2003. gada daudzie sasniegumi un uzlabojumi nanolāzeru tehnoloģijā ir radījuši arvien mazāku izmēru. Kopš 2011. gada mazākais nanolāzers bija pazīstams kā spaseris, un nosaukums ir akronīms vārdam “virsmas plazmona pastiprināšana ar stimulētu starojuma emisiju”.

Šo mazo lāzeru lietojumprogrammas ietver datorus, plaša patēriņa elektroniku, medicīnas lietojumprogrammas un mikroskopus, lai nosauktu tikai dažus. Piemēram, spaserus var padarīt pietiekami mazus, lai tie ietilptu datora mikroshēmā, ļaujot apstrādāt informāciju, izmantojot gaismu un elektronus. Ir izstrādātas līdzīgas nanotehnoloģijas, kurās izmanto pusvadītāju lāzerus, ko kopīgi dēvē par biomedicīnas mikroierīcēm. Šīs nanolāzera biomedicīnas ierīces ļauj zinātniekiem atšķirt vēža šūnas no veselām šūnām, izmantojot nanotehnoloģiju.

Īsā atbilde

Saistītie jautājumi