لیزر مبتنی بر گرافن (Graphene Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر مبتنی بر گرافن (Graphene Laser) :
Graphene Laser یک حوزه تحقیقاتی نوظهور است که در آن از گرافن (یک لایه اتمی کربن با ساختار لانه زنبوری) یا سایر مواد مبتنی بر گرافن (مانند اکسید گرافن) به عنوان بخشی از لیزر استفاده می شود. گرافن خواص الکترونیکی و نوری منحصربه فردی دارد، از جمله تحرک حامل بسیار بالا، جذب نوری وسیع (از فرابنفش تا تراهرتز)، و اشباع پذیری قوی. این خواص گرافن را برای کاربردهای مختلف در فوتونیک، از جمله به عنوان جاذب اشباع پذیر در لیزرهای قفل مدی و Q-switched، و همچنین به عنوان یک ماده پلاسمونیک بسیار جذاب کرده است.
کاربرد اصلی گرافن در لیزرها به عنوان جاذب اشباع پذیر (saturable absorber) است. گرافن به دلیل پهنای باند جذب وسیع و زمان واماندگی بسیار کوتاه (حدود ۱۰۰-۲۰۰ فمتوثانیه)، می تواند برای تولید پالس های فوق کوتاه در لیزرهای فیبری و حالت جامد در محدوده وسیعی از طول موج ها استفاده شود. لیزرهای قفل مدی با جاذب گرافنی ساده تر و ارزان تر از انواع با SESAM نیمه هادی هستند. همچنین از گرافن به عنوان عنصر تنظیم کننده طول موج یا در ساختارهای پلاسمونیک برای افزایش برهمکنش نور-ماده استفاده می شود.
تحقیقات برای ساخت لیزرهایی که خود گرافن محیط فعال آنها باشد (یعنی گسیل القایی از گرافن) نیز در حال انجام است. به دلیل ساختار نوار الکترونی خاص گرافن (مخروط دیراک) و عدم وجود گاف انرژی، این کار بسیار چالش برانگیز است. با اعمال میدان الکتریکی یا کرنش، می توان گاف کوچکی در گرافن ایجاد کرد و به گسیل القایی دست یافت، اما این هنوز در مراحل اولیه است.
کاربردهای بالقوه: جاذب های اشباع پذیر برای لیزرهای فوق سریع (که در حال حاضر تجاری سازی شده اند)، مدولاتورهای نوری، و نهایتا لیزرهای مبتنی بر گرافن برای اپتیک یکپارچه. تحقیقات در این زمینه بسیار فعال است.
