納米激光器，是指由納米線等納米材料作為諧振腔，在光激發(fā)或電激發(fā)下能夠出射激光的微納器件。
隨著納米技術(shù)和納米光子學(xué)的發(fā)展，緊湊微型化激光器應(yīng)用前景引人關(guān)注。當(dāng)激光器諧振腔尺寸減小到發(fā)射波長時(shí)，電磁諧振腔中將產(chǎn)生更為有趣的物理效應(yīng)。因此，在發(fā)展低維、低泵浦閾值的超快相干光源，以及納米光電集成和等離激元光路時(shí)，減小半導(dǎo)體激光器的三維尺寸至關(guān)重要。
隨著人類社會(huì)科技的進(jìn)步，激光器本身的發(fā)展從未停息腳步。《Science》發(fā)表了美國California大學(xué) Berkeley分校M． Huang 和 P． Yang等人的“室溫紫外輻射的納米激光器”聲稱是世界上最小的激光器。當(dāng)時(shí)他們先是在藍(lán)寶石基底上鍍上1～3．5微米厚度的金，然后把它們放到鋁的蒸發(fā)皿中，在氬氣中將材料和基底加熱到880～905攝氏度以產(chǎn)生Zn蒸氣，產(chǎn)生的Zn蒸氣傳送到基底上，大約經(jīng)過2～10分鐘左右，截面為六角形的納米線便可以生長到2～10微米。直徑為20～150 nm的納米線自然形成了一個(gè)激光腔。在室溫下截面為六角形的納米線樣品用Nd：YAG激光器的四次諧波的激光泵浦（波長為266nm，脈寬為3ns），泵浦的激光光束以10度角入射聚焦在納米線的對(duì)稱軸上。這樣一來，受激輻射發(fā)射的光便沿著ZnO納米線中心袖的方向在納米線的末端表平面上會(huì)聚。
納米激光器研究對(duì)基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用都有重要意義。首先，二維材料作為最薄的光學(xué)增益材料，已被證明可以支持低溫下的激光運(yùn)轉(zhuǎn)，但是這種單層分子材料是否足以支持室溫下的激光運(yùn)轉(zhuǎn)，在科技界尚存疑慮。室溫運(yùn)轉(zhuǎn)是絕大部分激光實(shí)際應(yīng)用的前提，因而新型激光的室溫運(yùn)轉(zhuǎn)在半導(dǎo)體激光發(fā)展史上具有指標(biāo)性意義。另外，由于二維材料中極強(qiáng)的庫倫相互作用，電子和空穴總是以激子態(tài)出現(xiàn)，因而這種激光實(shí)際上與一種新型的激子極化激元的玻色－愛因斯坦凝聚密切相關(guān)，是基礎(chǔ)物理領(lǐng)域目前最為活躍的課題之一。
納米激光器工作時(shí)只需約100微安的電流。最近納米激光器的研究人員把這種光子導(dǎo)線縮小到只有五分之一立方微米體積內(nèi)。在這一尺度上，此結(jié)構(gòu)的光子狀態(tài)數(shù)少于10個(gè)，接近了無能量運(yùn)行所要求的條件，但是光子的數(shù)目還沒有減少到這樣的極限上。
最近，麻省理工學(xué)院的研究人員把被激發(fā)的鋇原子一個(gè)一個(gè)地送入激光器中，每個(gè)原子發(fā)射一個(gè)有用的光子除了能提高效率以外，無能量閾納米激光器的運(yùn)行還可以得出速度極快的激光器。由于只需要極少的能量就可以發(fā)射激光，這類裝置可以實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)開關(guān)。已經(jīng)有一些激光器能夠以快于每秒鐘200億次的速度開關(guān)，適合用于光纖通信。由于納米技術(shù)的迅速發(fā)展，這種無能量閾納米激光器的實(shí)現(xiàn)將指日可待。
納米激光器在光計(jì)算，信息存儲(chǔ)和納米分析等領(lǐng)域也會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。納米激光器可以用于電路，可以自動(dòng)地調(diào)控開關(guān)。若把激光器集成安裝到芯片上便可提高計(jì)算機(jī)磁盤信息存儲(chǔ)量以及未來的光子計(jì)算機(jī)的信息存儲(chǔ)量，加速信息技術(shù)的集成化發(fā)展。
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