ন্যানোলেজার হল এক ধরণের মাইক্রো এবং ন্যানো ডিভাইস যা ন্যানোওয়্যারের মতো ন্যানোম্যাটেরিয়াল দিয়ে তৈরি যা রেজোনেটর হিসেবে কাজ করে এবং আলোক উত্তেজনা বা বৈদ্যুতিক উত্তেজনার অধীনে লেজার নির্গত করতে পারে। এই লেজারের আকার প্রায়শই মাত্র কয়েকশ মাইক্রন বা এমনকি দশ মাইক্রন হয় এবং ব্যাস ন্যানোমিটারের ক্রম পর্যন্ত হয়, যা ভবিষ্যতের পাতলা ফিল্ম প্রদর্শন, সমন্বিত অপটিক্স এবং অন্যান্য ক্ষেত্রের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ।
ন্যানোলেজারের শ্রেণীবিভাগ:
১. ন্যানোওয়্যার লেজার
২০০১ সালে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের বার্কলেতে অবস্থিত ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা বিশ্বের সবচেয়ে ছোট লেজার - ন্যানোলেজার - তৈরি করেছিলেন যা মানুষের চুলের দৈর্ঘ্যের মাত্র এক-হাজার ভাগের এক ভাগ ন্যানোঅপটিক তারে অবস্থিত। এই লেজারটি কেবল অতিবেগুনী লেজার নির্গত করে না, বরং নীল থেকে গভীর অতিবেগুনী পর্যন্ত লেজার নির্গত করার জন্যও সুরক্ষিত করা যেতে পারে। গবেষকরা বিশুদ্ধ জিঙ্ক অক্সাইড স্ফটিক থেকে লেজার তৈরি করতে ওরিয়েন্টেড এপিফাইটেশন নামক একটি আদর্শ কৌশল ব্যবহার করেছিলেন। তারা প্রথমে ন্যানোওয়্যারগুলিকে "সংস্কৃতি" করেছিলেন, অর্থাৎ, ২০nm থেকে ১৫০nm ব্যাস এবং ১০,০০০ nm দৈর্ঘ্যের বিশুদ্ধ জিঙ্ক অক্সাইড তারের একটি সোনার স্তরে তৈরি হয়েছিল। তারপর, যখন গবেষকরা গ্রিনহাউসের নীচে আরেকটি লেজার দিয়ে ন্যানোওয়্যারগুলিতে বিশুদ্ধ জিঙ্ক অক্সাইড স্ফটিকগুলিকে সক্রিয় করেছিলেন, তখন বিশুদ্ধ জিঙ্ক অক্সাইড স্ফটিকগুলি মাত্র ১৭nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি লেজার নির্গত করেছিল। এই জাতীয় ন্যানোলেজারগুলি অবশেষে রাসায়নিক সনাক্তকরণ এবং কম্পিউটার ডিস্ক এবং ফোটোনিক কম্পিউটারের তথ্য সংরক্ষণ ক্ষমতা উন্নত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
২. অতিবেগুনী ন্যানোলেজার
মাইক্রো-লেজার, মাইক্রো-ডিস্ক লেজার, মাইক্রো-রিং লেজার এবং কোয়ান্টাম অ্যাভাল্যাঞ্চ লেজারের আবির্ভাবের পর, বার্কলে ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের রসায়নবিদ ইয়াং পেইডং এবং তার সহকর্মীরা কক্ষ তাপমাত্রার ন্যানোলেজার তৈরি করেন। এই জিঙ্ক অক্সাইড ন্যানোলেজার আলোর উত্তেজনায় 0.3nm-এর কম লাইনউইথ এবং 385nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের লেজার নির্গত করতে পারে, যা বিশ্বের সবচেয়ে ছোট লেজার এবং ন্যানো প্রযুক্তি ব্যবহার করে তৈরি প্রথম ব্যবহারিক ডিভাইসগুলির মধ্যে একটি বলে মনে করা হয়। উন্নয়নের প্রাথমিক পর্যায়ে, গবেষকরা ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন যে এই ZnO ন্যানোলেজারটি তৈরি করা সহজ, উচ্চ উজ্জ্বলতা, ছোট আকার এবং কর্মক্ষমতা GaN নীল লেজারের সমান বা তার চেয়েও ভাল। উচ্চ-ঘনত্বের ন্যানোওয়্যার অ্যারে তৈরি করার ক্ষমতার কারণে, ZnO ন্যানোলেজারগুলি এমন অনেক অ্যাপ্লিকেশনে প্রবেশ করতে পারে যা আজকের GaAs ডিভাইসগুলির সাথে সম্ভব নয়। এই ধরনের লেজার তৈরি করার জন্য, ZnO ন্যানোলেজার গ্যাস পরিবহন পদ্ধতি দ্বারা সংশ্লেষিত হয় যা এপিট্যাক্সিয়াল স্ফটিক বৃদ্ধিকে অনুঘটক করে। প্রথমে, নীলকান্তমণি সাবস্ট্রেটটি 1 nm~3.5nm পুরু সোনার ফিল্মের একটি স্তর দিয়ে প্রলেপ দেওয়া হয়, এবং তারপর এটি একটি অ্যালুমিনা নৌকায় রাখা হয়, উপাদান এবং সাবস্ট্রেটটি 880 ° C ~ 905 ° C তাপমাত্রায় অ্যামোনিয়া প্রবাহে উত্তপ্ত করা হয় যাতে Zn বাষ্প তৈরি হয়, এবং তারপর Zn বাষ্পটি সাবস্ট্রেটে পরিবহন করা হয়। 2 মিনিট~10 মিনিটের বৃদ্ধি প্রক্রিয়ায় ষড়ভুজাকার ক্রস-সেকশনাল এরিয়া সহ 2μm~10μm এর ন্যানোওয়্যার তৈরি করা হয়েছিল। গবেষকরা দেখেছেন যে ZnO ন্যানোওয়্যার 20nm থেকে 150nm ব্যাস সহ একটি প্রাকৃতিক লেজার গহ্বর তৈরি করে এবং এর ব্যাসের বেশিরভাগ (95%) 70nm থেকে 100nm। ন্যানোওয়্যারের উদ্দীপিত নির্গমন অধ্যয়ন করার জন্য, গবেষকরা Nd:YAG লেজারের চতুর্থ সুরেলা আউটপুট (266nm তরঙ্গদৈর্ঘ্য, 3ns পালস প্রস্থ) সহ একটি গ্রিনহাউসে নমুনাটি অপটিক্যালি পাম্প করেছেন। নির্গমন বর্ণালীর বিবর্তনের সময়, পাম্প শক্তি বৃদ্ধির সাথে আলোটি ল্যাম হয়ে যায়। যখন লেসিং ZnO ন্যানোওয়্যারের সীমা অতিক্রম করে (প্রায় 40kW/cm), তখন নির্গমন বর্ণালীতে সর্বোচ্চ বিন্দুটি উপস্থিত হবে। এই সর্বোচ্চ বিন্দুগুলির রেখার প্রস্থ 0.3nm-এর কম, যা সীমার নীচে নির্গমন শীর্ষবিন্দু থেকে রেখার প্রস্থের চেয়ে 1/50 কম। এই সংকীর্ণ রেখার প্রস্থ এবং নির্গমনের তীব্রতার দ্রুত বৃদ্ধি গবেষকদের এই সিদ্ধান্তে পৌঁছেছে যে উদ্দীপিত নির্গমন প্রকৃতপক্ষে এই ন্যানোওয়্যারগুলিতে ঘটে। অতএব, এই ন্যানোওয়্যার অ্যারে একটি প্রাকৃতিক অনুরণক হিসাবে কাজ করতে পারে এবং এইভাবে একটি আদর্শ মাইক্রো লেজার উৎস হয়ে উঠতে পারে। গবেষকরা বিশ্বাস করেন যে এই স্বল্প-তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ন্যানোলেজারটি অপটিক্যাল কম্পিউটিং, তথ্য সঞ্চয় এবং ন্যানোঅ্যানালাইজারের ক্ষেত্রে ব্যবহার করা যেতে পারে।
৩. কোয়ান্টাম ওয়েল লেজার
২০১০ সালের আগে এবং পরে, সেমিকন্ডাক্টর চিপে খোদাই করা লাইনের প্রস্থ ১০০ ন্যানোমিটার বা তার কম হবে এবং সার্কিটে মাত্র কয়েকটি ইলেকট্রন চলমান থাকবে এবং একটি ইলেকট্রনের বৃদ্ধি এবং হ্রাস সার্কিটের ক্রিয়াকলাপের উপর বিরাট প্রভাব ফেলবে। এই সমস্যা সমাধানের জন্য, কোয়ান্টাম ওয়েল লেজারের জন্ম হয়েছিল। কোয়ান্টাম মেকানিক্সে, একটি সম্ভাব্য ক্ষেত্র যা ইলেকট্রনের গতি সীমাবদ্ধ করে এবং তাদের পরিমাণ নির্ধারণ করে তাকে কোয়ান্টাম ওয়েল বলা হয়। এই কোয়ান্টাম সীমাবদ্ধতা সেমিকন্ডাক্টর লেজারের সক্রিয় স্তরে কোয়ান্টাম শক্তি স্তর গঠনের জন্য ব্যবহৃত হয়, যাতে শক্তি স্তরের মধ্যে ইলেকট্রনিক রূপান্তর লেজারের উত্তেজিত বিকিরণের উপর প্রাধান্য পায়, যা একটি কোয়ান্টাম ওয়েল লেজার। কোয়ান্টাম ওয়েল লেজার দুই ধরণের: কোয়ান্টাম লাইন লেজার এবং কোয়ান্টাম ডট লেজার।
① কোয়ান্টাম লাইন লেজার
বিজ্ঞানীরা কোয়ান্টাম তারের লেজার তৈরি করেছেন যা ঐতিহ্যবাহী লেজারের চেয়ে ১,০০০ গুণ বেশি শক্তিশালী, যা দ্রুত কম্পিউটার এবং যোগাযোগ ডিভাইস তৈরির দিকে একটি বড় পদক্ষেপ। ফাইবার-অপটিক নেটওয়ার্কের মাধ্যমে অডিও, ভিডিও, ইন্টারনেট এবং অন্যান্য ধরণের যোগাযোগের গতি বাড়াতে পারে এমন লেজারটি ইয়েল বিশ্ববিদ্যালয়, নিউ জার্সির লুসেন্ট টেকনোলজিস বেল ল্যাবস এবং জার্মানির ড্রেসডেনের ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউট ফর ফিজিক্সের বিজ্ঞানীরা তৈরি করেছেন। এই উচ্চ-ক্ষমতার লেজারগুলি ব্যয়বহুল রিপিটারের প্রয়োজনীয়তা হ্রাস করবে, যা যোগাযোগ লাইন বরাবর প্রতি ৮০ কিলোমিটার (৫০ মাইল) ইনস্টল করা হয়, আবার ফাইবারের মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করার সময় কম তীব্র লেজার পালস তৈরি করে (রিপিটার)।
পোস্টের সময়: জুন-১৫-২০২৩