Un nanolaser possède toutes les propriétés typiques d’un laser de taille standard, ce qui signifie que la lumière est amplifiée par l’émission stimulée de rayonnement. La principale différence avec un nanolaser est l’échelle du mécanisme et du faisceau lumineux émis. Le préfixe « nano » est dérivé d’un mot grec signifiant « nain ». En conséquence, un nanolaser est beaucoup plus petit qu’un laser standard, à la fois en empreinte et en faisceau émis. En fait, la plupart des nanotechnologies sont souvent des dizaines ou des centaines de fois plus petites que les technologies traditionnelles.
Les nanolasers ont la capacité de condenser ou de confiner le faisceau lumineux émis au-delà de la limite de diffraction de la lumière. En tant que concept scientifique, la limite de diffraction de la lumière fait référence à la capacité de confiner la lumière. À une certaine époque, les scientifiques pensaient que la lumière pouvait être confinée à un maximum de la moitié de sa longueur d’onde. De telles limites étaient considérées comme la limite de diffraction de la lumière. Contrairement aux lasers traditionnels, cependant, les nanolasers sont capables de confiner un faisceau lumineux jusqu’à 100 fois plus petit que la moitié de sa longueur d’onde.
Les lasers fonctionnent via une relation complexe entre la lumière visible, les photons et les longueurs d’onde. Les résonateurs optiques, les composants utilisés pour gérer la rétroaction dans un laser, sont nécessaires pour créer l’oscillation de photons nécessaire au laser pour émettre de la lumière. Avant le développement des technologies nanolaser, on pensait que la taille minimale du résonateur était la moitié de la longueur d’onde de la lumière laser. En utilisant des plasmons de surface plutôt que des photons, les développeurs ont pu réduire la taille du résonateur requis pour les nanolasers et ainsi créer les plus petits lasers au monde.
Le premier nanolaser fonctionnel a été développé en 2003. Les propositions et suggestions de technologies nanolaser ont commencé à la fin des années 1950, bien que les lasers à plasmons miniatures initiaux se soient avérés peu pratiques. Depuis 2003, de nombreux progrès et perfectionnements dans la technologie des nanolasers ont entraîné des tailles de plus en plus réduites. En 2011, le plus petit nanolaser était connu sous le nom de spaser, le nom étant un acronyme pour « amplification de plasmon de surface par émission stimulée de rayonnement ».
Les applications de ces minuscules lasers comprennent les ordinateurs, l’électronique grand public, les applications médicales et les microscopes, pour n’en nommer que quelques-uns. Les spasers, par exemple, ont la capacité d’être suffisamment petits pour tenir dans une puce informatique, permettant le traitement de l’information via la lumière par rapport aux électrons. Des nanotechnologies similaires utilisant des lasers à semi-conducteurs, collectivement connues sous le nom de microdispositifs biomédicaux, ont été développées. Ces dispositifs biomédicaux nanolaser permettent aux scientifiques de distinguer les cellules cancéreuses des cellules saines grâce à la nanotechnologie.