ది
లేజర్లుప్రపంచంలోని ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ నెట్వర్క్లను ప్రకాశవంతం చేయడానికి సాధారణంగా ఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్లు లేదా III-V సెమీకండక్టర్స్తో తయారు చేస్తారు, ఎందుకంటే ఇవి
లేజర్లుఆప్టికల్ ఫైబర్స్ ద్వారా ప్రసారం చేయగల పరారుణ తరంగదైర్ఘ్యాలను విడుదల చేయగలదు. అయితే, అదే సమయంలో, ఈ పదార్థం సాంప్రదాయ సిలికాన్ ఎలక్ట్రానిక్స్తో ఏకీకృతం చేయడం సులభం కాదు.
ఒక కొత్త అధ్యయనంలో, స్పెయిన్లోని శాస్త్రవేత్తలు భవిష్యత్తులో CMOS తయారీ ప్రక్రియలో భాగంగా ఆప్టికల్ ఫైబర్ల వెంట పూయగల లేదా నేరుగా సిలికాన్పై జమ చేయగల ఇన్ఫ్రారెడ్ లేజర్లను ఉత్పత్తి చేయాలని భావిస్తున్నారు. ప్రత్యేకంగా రూపొందించిన ఆప్టికల్ కేవిటీలో సంఘటితమైన కొల్లాయిడ్ క్వాంటం చుక్కలు ఉత్పత్తి చేయగలవని వారు నిరూపించారు.
లేజర్గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ విండో ద్వారా కాంతి.
క్వాంటం చుక్కలు ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉన్న నానో-స్కేల్ సెమీకండక్టర్స్. ఎలక్ట్రాన్ల శక్తి స్థాయిలు నిజమైన పరమాణువుల మాదిరిగానే ఉంటాయి. అవి సాధారణంగా క్వాంటం డాట్ స్ఫటికాల రసాయన పూర్వగాములను కలిగి ఉన్న కొల్లాయిడ్లను వేడి చేయడం ద్వారా తయారు చేయబడతాయి మరియు వాటి పరిమాణం మరియు ఆకృతిని మార్చడం ద్వారా సర్దుబాటు చేయగల ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. ఇప్పటివరకు, అవి ఫోటోవోల్టాయిక్ కణాలు, కాంతి-ఉద్గార డయోడ్లు మరియు ఫోటాన్ డిటెక్టర్లతో సహా వివిధ పరికరాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి.
2006లో, కెనడాలోని టొరంటో విశ్వవిద్యాలయం నుండి ఒక బృందం ఇన్ఫ్రారెడ్ లేజర్ల కోసం లెడ్ సల్ఫైడ్ కొల్లాయిడల్ క్వాంటం డాట్ల వినియోగాన్ని ప్రదర్శించింది, అయితే ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రంధ్రాల యొక్క ఆగర్ రీకాంబినేషన్ను ఉష్ణంగా ఉత్తేజపరచకుండా ఉండటానికి తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద దీన్ని చేయాలి. గత సంవత్సరం, చైనాలోని నాన్జింగ్లోని పరిశోధకులు సిల్వర్ సెలీనైడ్తో చేసిన చుక్కల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన ఇన్ఫ్రారెడ్ లేజర్లపై నివేదించారు, అయితే వాటి రెసొనేటర్లు చాలా అసాధ్యమైనవి మరియు సర్దుబాటు చేయడం కష్టం.
తాజా పరిశోధనలో, స్పెయిన్లోని బార్సిలోనా ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీకి చెందిన గెరాసిమోస్ కాన్స్టాంటాటోస్ మరియు అతని సహచరులు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఇన్ఫ్రారెడ్ లేజర్లను సాధించడానికి డిస్ట్రిబ్యూట్ ఫీడ్బ్యాక్ కేవిటీ అని పిలవబడే దానిపై ఆధారపడ్డారు. ఈ పద్ధతి చాలా ఇరుకైన తరంగదైర్ఘ్యం బ్యాండ్ను పరిమితం చేయడానికి గ్రేటింగ్ను ఉపయోగిస్తుంది, ఫలితంగా ఒకే లేజర్ మోడ్ ఏర్పడుతుంది.
గ్రేటింగ్ చేయడానికి, పరిశోధకులు నీలమణి ఉపరితలంపై నమూనాలను చెక్కడానికి ఎలక్ట్రాన్ బీమ్ లితోగ్రఫీని ఉపయోగించారు. వారు నీలమణిని దాని అధిక ఉష్ణ వాహకత కారణంగా ఎంచుకున్నారు, ఇది ఆప్టికల్ పంప్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన చాలా వేడిని తీసివేయగలదు-ఈ వేడి లేజర్ను తిరిగి కలపడానికి మరియు లేజర్ అవుట్పుట్ను అస్థిరంగా చేస్తుంది.
అప్పుడు, కాన్స్టాంటాటోస్ మరియు అతని సహచరులు 850 నానోమీటర్ల నుండి 920 నానోమీటర్ల వరకు వివిధ పిచ్లతో తొమ్మిది గ్రేటింగ్లపై సీసం సల్ఫైడ్ క్వాంటం డాట్ కొల్లాయిడ్ను ఉంచారు. వారు 5.4 nm, 5.7 nm మరియు 6.0 nm వ్యాసాలతో మూడు వేర్వేరు పరిమాణాల క్వాంటం డాట్లను కూడా ఉపయోగించారు.
గది ఉష్ణోగ్రత పరీక్షలో, బృందం 1553 nm నుండి 1649 nm వరకు కమ్యూనికేషన్ c-బ్యాండ్, l-బ్యాండ్ మరియు u-బ్యాండ్లో లేజర్లను ఉత్పత్తి చేయగలదని, పూర్తి వెడల్పు, గరిష్ట విలువలో సగం, 0.9 కంటే తక్కువకు చేరుతుందని నిరూపించింది. meV. ఎన్-డోప్డ్ లెడ్ సల్ఫైడ్ కారణంగా, అవి పంపింగ్ తీవ్రతను దాదాపు 40% తగ్గించగలవని కూడా వారు కనుగొన్నారు. ఈ తగ్గింపు మరింత ఆచరణాత్మకమైన, తక్కువ-శక్తి పంపు లేజర్లకు మార్గం సుగమం చేస్తుందని మరియు ఎలక్ట్రికల్ పంపింగ్కు కూడా మార్గం సుగమం చేస్తుందని కాన్స్టాంటాటోస్ అభిప్రాయపడ్డారు.
సంభావ్య అనువర్తనాల విషయానికొస్తే, క్వాంటం డాట్ సొల్యూషన్ ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్లలో లేదా వాటి మధ్య చౌక, సమర్థవంతమైన మరియు వేగవంతమైన కమ్యూనికేషన్ను సాధించడానికి కొత్త CMOS ఇంటిగ్రేటెడ్ లేజర్ మూలాలను తీసుకురావచ్చని కాన్స్టాంటాటోస్ చెప్పారు. ఇన్ఫ్రారెడ్ లేజర్లు మానవ దృష్టికి హానిచేయనివిగా పరిగణించబడుతున్నాయని, ఇది లిడార్ను కూడా మెరుగుపరుస్తుందని ఆయన తెలిపారు.
అయినప్పటికీ, లేజర్లను ఉపయోగంలోకి తీసుకురావడానికి ముందు, నిరంతర వేవ్ లేదా లాంగ్ పల్స్ పంప్ సోర్సెస్తో లేజర్ల వినియోగాన్ని ప్రదర్శించడానికి పరిశోధకులు మొదట వారి పదార్థాలను ఆప్టిమైజ్ చేయాలి. దీనికి కారణం ఖరీదైన మరియు స్థూలమైన సబ్-పికోసెకండ్ లేజర్ల వాడకాన్ని నివారించడమే. కాన్స్టాంటాటోస్ ఇలా అన్నాడు: "నానోసెకండ్ పప్పులు లేదా నిరంతర తరంగాలు డయోడ్ లేజర్లను ఉపయోగించడానికి మాకు అనుమతిస్తాయి, ఇది మరింత ఆచరణాత్మక సెట్టింగ్గా చేస్తుంది."
