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Diagramm des ersten Rubinlasers

Drei Energiezustände des Chromions. Oben links werden Elektronen von E . übertragen₁ nach E₃ aufgeregt. Diese verfallen dann unter Ausstrahlung von Photonen in den metastabilen Zustand E₂. Aus diesem Zustand ist die Elektronen schließlich zurück zu E₁; der Grundzustand.

EIN Rubinlaser war der erste Laser- in der Geschichte, konzipiert und gebaut von Theodore Maiman. Der Laser sendet rotes Licht aus. Es wurde ursprünglich verwendet für Holographie. Es arbeitet mit drei Energiestufen, um Bevölkerungsinversion erreichen. Heute wurde der Rubinlaser komplett von dem verdrängt YAG-Laser. Er arbeitet mit vier Energiestufen effizienter und der YAG-Kristall hält auch Hitze besser stand als Rubin.

Operation

Ein Rubinlaser verwendet drei Energiezustände von dem Cr ³-Ion (E₁, E₂ und E₃) in einem Al₂Ö₃-Kristall (ein künstlich hergestellter Rubin); den rot eingefärbten Zylinder im Diagramm oben rechts. Es optisches Pumpen der Atome in E₁ nach E₃ wird mit einem Rubinlaser mit a . erreicht Xenon-Taschenlampe. Diese Blitzlampe kann intensive stroboskopisch erzeugen Blitze von kurzer Dauer aufgrund von a Potenzieller unterschied wird auf die Lampe gelegt (dieser Potentialunterschied bei diesem Lampentyp beträgt ca. 250-5000 Lampen Volt).

Nach einer Elektron durch die Blitzlampe von der Grundzustand freut sich auf E₃, es zerfällt fast sofort zu E₂. Das geht durch spontane Emission, wo ein Photon wird ausgestrahlt. Der Zustand E₂ ist stabiler als E₃, damit die Elektronen aus diesem Zustand nicht einfach in den Grundzustand zurückfallen. Es wird also immer mehr Elektronen in E . geben₂ hinsetzen, was zu einer Populationsinversion zwischen E causing₁ und E₂.

Wenn jedoch ein Elektron von E₂ über spontane Emissionszerfälle in den Grundzustand E₁ kann das emittierte Photon ein anderes Elektron in E . sein₂ ablaufen über stimulierte Emission. Dies setzt zwei Photonen frei, die das gleiche haben Wellenlänge, Phase und eine Richtung haben. Diese beiden Photonen können wieder zwei Elektronen zerfallen, wodurch insgesamt vier Photonen freigesetzt werden. Dadurch entsteht ein Lawineneffekt stimulierter Emission, bei dem alle Photonen in Phase sind und (fast) die gleiche Wellenlänge haben.

Beide Enden des Kristalls sind versilbert, wodurch das Licht im Kristall hin und her reflektiert wird, wodurch die Intensität zunimmt. Ein Ende ist vollständig versilbert (Reflexionsvermögen liegt bei nahezu 100%) und das andere Ende ist teilweise versilbert, sodass ein bestimmter Prozentsatz des Lichts durchgelassen wird. Auf diese Weise kommt ein intensiver Strahlungsstrahl aus dem Kristall.