ন্যানোলাসারের ধারণা এবং শ্রেণীবিভাগ

ন্যানোলেসার হল এক ধরণের মাইক্রো এবং ন্যানো ডিভাইস যা ন্যানোমেটেরিয়াল যেমন ন্যানোয়ারের মতো অনুরণন যন্ত্র দিয়ে তৈরি এবং ফটোএক্সিটেশন বা বৈদ্যুতিক উত্তেজনার অধীনে লেজার নির্গত করতে পারে। এই লেজারের আকার প্রায়শই শুধুমাত্র শত শত মাইক্রন বা এমনকি দশ মাইক্রন, এবং ব্যাস ন্যানোমিটার অর্ডার পর্যন্ত হয়, যা ভবিষ্যতের পাতলা ফিল্ম ডিসপ্লে, ইন্টিগ্রেটেড অপটিক্স এবং অন্যান্য ক্ষেত্রগুলির একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ।

ন্যানোলেজারের শ্রেণীবিভাগ:

1. Nanowire লেজার

2001 সালে, ইউনিভার্সিটি অফ ক্যালিফোর্নিয়া, বার্কলে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের গবেষকরা, মানুষের চুলের দৈর্ঘ্যের মাত্র এক হাজার ভাগের এক ন্যানোঅপ্টিক তারের উপর বিশ্বের সবচেয়ে ছোট লেজার - ন্যানোলাসার - তৈরি করেছিলেন। এই লেজারটি শুধুমাত্র অতিবেগুনী লেজারই নির্গত করে না, তবে নীল থেকে গভীর অতিবেগুনী পর্যন্ত লেজারগুলি নির্গত করার জন্য টিউন করা যেতে পারে। গবেষকরা খাঁটি জিঙ্ক অক্সাইড স্ফটিক থেকে লেজার তৈরি করতে ওরিয়েন্টেড এপিফাইটেশন নামে একটি আদর্শ কৌশল ব্যবহার করেছেন। তারা প্রথমে "সংস্কৃত" ন্যানোয়ার, অর্থাৎ 20nm থেকে 150nm ব্যাস এবং 10,000 nm বিশুদ্ধ জিঙ্ক অক্সাইড তারের দৈর্ঘ্য সহ একটি সোনার স্তরে গঠিত হয়। তারপরে, যখন গবেষকরা গ্রিনহাউসের নীচে অন্য লেজারের সাহায্যে ন্যানোয়ারে বিশুদ্ধ জিঙ্ক অক্সাইড স্ফটিকগুলি সক্রিয় করেন, তখন বিশুদ্ধ জিঙ্ক অক্সাইড স্ফটিকগুলি শুধুমাত্র 17nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি লেজার নির্গত করে। এই ধরনের ন্যানোলাসারগুলি শেষ পর্যন্ত রাসায়নিক সনাক্ত করতে এবং কম্পিউটার ডিস্ক এবং ফটোনিক কম্পিউটারগুলির তথ্য সংরক্ষণের ক্ষমতা উন্নত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

2. অতিবেগুনি ন্যানোলেজার

মাইক্রো-লেজার, মাইক্রো-ডিস্ক লেজার, মাইক্রো-রিং লেজার এবং কোয়ান্টাম অ্যাভাল্যাঞ্চ লেজারের আবির্ভাবের পরে, ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের রসায়নবিদ ইয়াং পেইডং এবং তার সহকর্মীরা, বার্কলে, ঘরের তাপমাত্রা ন্যানোলাসার তৈরি করেছিলেন। এই জিঙ্ক অক্সাইড ন্যানোলেজারটি 0.3nm-এর কম লাইনউইথ এবং 385nm তরঙ্গদৈর্ঘ্য আলোক উত্তেজনার অধীনে একটি লেজার নির্গত করতে পারে, যা বিশ্বের সবচেয়ে ছোট লেজার এবং ন্যানো প্রযুক্তি ব্যবহার করে তৈরি প্রথম ব্যবহারিক ডিভাইসগুলির মধ্যে একটি হিসাবে বিবেচিত হয়। বিকাশের প্রাথমিক পর্যায়ে, গবেষকরা ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন যে এই ZnO ন্যানোলেজারটি তৈরি করা সহজ, উচ্চ উজ্জ্বলতা, ছোট আকার এবং কার্যকারিতা GaN নীল লেজারের সমান বা আরও ভাল। উচ্চ-ঘনত্বের ন্যানোয়ার অ্যারে তৈরি করার ক্ষমতার কারণে, ZnO ন্যানোলাসাররা অনেক অ্যাপ্লিকেশন প্রবেশ করতে পারে যা আজকের GaAs ডিভাইসগুলির সাথে সম্ভব নয়। এই ধরনের লেজার বৃদ্ধির জন্য, ZnO nanowire গ্যাস পরিবহন পদ্ধতি দ্বারা সংশ্লেষিত হয় যা এপিটাক্সিয়াল স্ফটিক বৃদ্ধিকে অনুঘটক করে। প্রথমে, নীলকান্তমণি স্তরটি 1 nm ~ 3.5 nm পুরু সোনার ফিল্মের একটি স্তর দিয়ে প্রলেপ দেওয়া হয় এবং তারপরে এটিকে একটি অ্যালুমিনা বোটে রাখা হয়, উপাদান এবং সাবস্ট্রেটকে অ্যামোনিয়া প্রবাহে 880 ° C ~ 905 ° C এ উত্তপ্ত করা হয়। Zn বাষ্প, এবং তারপর Zn বাষ্প সাবস্ট্রেটে পরিবহন করা হয়। হেক্সাগোনাল ক্রস-সেকশনাল এরিয়া সহ 2μm~10μm এর Nanowires 2min~10min বৃদ্ধির প্রক্রিয়ায় তৈরি হয়েছিল। গবেষকরা দেখেছেন যে ZnO nanowire 20nm থেকে 150nm ব্যাস সহ একটি প্রাকৃতিক লেজার গহ্বর গঠন করে এবং এর ব্যাসের বেশিরভাগ (95%) 70nm থেকে 100nm। ন্যানোয়ারের উদ্দীপিত নির্গমন অধ্যয়ন করার জন্য, গবেষকরা Nd:YAG লেজারের (266nm তরঙ্গদৈর্ঘ্য, 3ns পালস প্রস্থ) এর চতুর্থ সুরেলা আউটপুট সহ একটি গ্রিনহাউসে নমুনাটিকে অপটিক্যালি পাম্প করেছিলেন। নির্গমন বর্ণালীর বিবর্তনের সময়, পাম্পের শক্তি বৃদ্ধির সাথে আলো ক্ষীণ হয়। যখন লেসিং ZnO ন্যানোয়ার (প্রায় 40kW/সেমি) এর থ্রেশহোল্ড অতিক্রম করে, তখন নির্গমন বর্ণালীতে সর্বোচ্চ বিন্দু প্রদর্শিত হবে। এই সর্বোচ্চ বিন্দুগুলির রেখার প্রস্থ 0.3nm এর কম, যা প্রান্তিকের নীচে নির্গমন শীর্ষবিন্দু থেকে রেখার প্রস্থের চেয়ে 1/50 কম। এই সংকীর্ণ রেখাপ্রস্থ এবং নির্গমনের তীব্রতার দ্রুত বৃদ্ধি গবেষকরা এই সিদ্ধান্তে পৌঁছে যে উদ্দীপিত নির্গমন প্রকৃতপক্ষে এই ন্যানোয়ারগুলিতে ঘটে। অতএব, এই ন্যানোয়ার অ্যারে একটি প্রাকৃতিক অনুরণনকারী হিসাবে কাজ করতে পারে এবং এইভাবে একটি আদর্শ মাইক্রো লেজার উত্স হয়ে উঠতে পারে। গবেষকরা বিশ্বাস করেন যে এই স্বল্প-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ন্যানোলেজারটি অপটিক্যাল কম্পিউটিং, তথ্য সংরক্ষণ এবং ন্যানোঅ্যানালাইজারের ক্ষেত্রে ব্যবহার করা যেতে পারে।

3. কোয়ান্টাম ওয়েল লেজার

2010 সালের আগে এবং পরে, সেমিকন্ডাক্টর চিপে খোদাই করা লাইনের প্রস্থ 100nm বা তার কম পৌঁছবে এবং সার্কিটে কেবল কয়েকটি ইলেকট্রন চলমান থাকবে এবং একটি ইলেকট্রনের বৃদ্ধি এবং হ্রাস ইলেকট্রনের ক্রিয়াকলাপের উপর দুর্দান্ত প্রভাব ফেলবে। সার্কিট এই সমস্যা সমাধানের জন্য, কোয়ান্টাম ওয়েল লেজারের জন্ম হয়েছিল। কোয়ান্টাম মেকানিক্সে, একটি সম্ভাব্য ক্ষেত্র যা ইলেকট্রনের গতিকে সীমাবদ্ধ করে এবং তাদের পরিমাপ করে তাকে কোয়ান্টাম ওয়েল বলে। এই কোয়ান্টাম সীমাবদ্ধতাটি সেমিকন্ডাক্টর লেজারের সক্রিয় স্তরে কোয়ান্টাম শক্তির স্তর তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়, যাতে শক্তির স্তরগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিন পরিবর্তন লেজারের উত্তেজিত বিকিরণকে প্রাধান্য দেয়, যা একটি কোয়ান্টাম ওয়েল লেজার। কোয়ান্টাম ওয়েল লেজারের দুটি প্রকার রয়েছে: কোয়ান্টাম লাইন লেজার এবং কোয়ান্টাম ডট লেজার।

① কোয়ান্টাম লাইন লেজার

বিজ্ঞানীরা কোয়ান্টাম ওয়্যার লেজার তৈরি করেছেন যা প্রথাগত লেজারের চেয়ে 1,000 গুণ বেশি শক্তিশালী, দ্রুত কম্পিউটার এবং যোগাযোগ ডিভাইস তৈরির দিকে একটি বড় পদক্ষেপ নিয়েছে। লেজার, যা ফাইবার-অপটিক নেটওয়ার্কের মাধ্যমে অডিও, ভিডিও, ইন্টারনেট এবং যোগাযোগের অন্যান্য রূপের গতি বাড়াতে পারে, ইয়েল ইউনিভার্সিটি, নিউ জার্সির লুসেন্ট টেকনোলজিস বেল ​​ল্যাবস এবং ড্রেসডেনের ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউট ফর ফিজিক্সের বিজ্ঞানীরা তৈরি করেছেন। জার্মানি। এই উচ্চ-ক্ষমতার লেজারগুলি ব্যয়বহুল রিপিটারগুলির প্রয়োজনীয়তা হ্রাস করবে, যা যোগাযোগ লাইন বরাবর প্রতি 80কিমি (50 মাইল) ইনস্টল করা হয়, আবার লেজারের ডালগুলি তৈরি করে যা ফাইবারের (রিপিটার) মাধ্যমে ভ্রমণ করার সময় কম তীব্র হয়।