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室温下的紫外光纳米激光器研究

时间：2011-12-31 22:53:00  来源： 打印本文

室温下的紫外光纳米激光器研究

2005/6/13/8:15    室温下的纳米激光器用光学激励获得脉宽不超过0.3 nm，波长为385nm的表面发射激光。这种氧化锌(ZnO)纳米激光器是当今世界上最小的，而且是从纳米技术诞生以来的第一项实际的应用。在这项研究的最初阶段，科学家们指出，在工艺的简易程度，亮度以及尺寸方面，ZnO纳米激光器均可以和GaN蓝色激光器相媲美或者比它强。Yang说，制造高密度的纳米阵列可打开一个广泛的应用空间，而今日的GaAs就没有这样的应用可能。

    为了产生激光，ZnO纳米丝是利用催化外延晶体生长的气相运送工艺来获得的。蓝宝石基底上获得1～3．5微米厚度金后，把它们放到铝的蒸发皿中，接着在氩气中将材料和基底加热到880~905摄氏度以产生Zn蒸气，产生的Zn蒸气传送到基底上，于是在2~10min的生长时间内，截面是六边形的纳米丝可以长2～10微米。Yang和他的研究小组发现，纳米丝自然形成直径为20~150 nm的激光腔体，其中95％在70～100nm之间。

    为研究纳米丝可能的受激发射，科学家们进行了与功率相关的发射试验。室温下样品由Nd：YAG激光器的四次谐波光(266nm，3ns脉宽)泵浦，光束以10度的入射角聚焦在纳米丝的对称轴上。发射光沿着中心袖的方向在纳米丝末端表平面会聚。在发射光谱的变化过程中，随着功率的增加可以观察到激光产生的过程．当激励的能量超过ZnO纳米丝的阈值时(约为40kW／cm2)，在发射光谱上出现了线宽不超过0.3微米的尖峰，这比低于阈值时的自发辐射产生的峰值线宽约小50多倍．正是这些窄线宽和发射能量的快速增长使科学家断定纳米丝发生了受激辐射。

    在激光产生的过程中不需要装配任何镜子，这一点使研究人员相信纳米丝是天然谐振腔体．纳米丝的一端是蓝宝石和ZnO之间的外延分界面，另一端是ZnO的尖锐面。它们都可以作为良好的激光腔，根据Yang的结论，蓝宝石， ZnO和空气的折射系数分别是1.8，2.45和1。

    纳米丝的化学弹性和一维性使它们成为理想的小型激光源，科学家相信，这种短波长的纳米激光器会在光计算，信息存储和纳米分析领域得到广泛的应用。