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The Ruby Laser

1960-05-16
  • Theodore H. Maiman
Aparato láser de rubí con cristal de rubí sintético y tubo de destello de xenón en un entorno de laboratorio.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

The first functional laser was the ruby laser, demonstrated in 1960. It is a solid-state laser that uses a synthetic ruby crystal (chromium-doped aluminum oxide) as its gain medium. The ruby is optically pumped by a powerful xenon flashtube, creating a population inversion in the chromium ions and producing a deep red beam of light at a wavelength of 694.3 nanometers.

La exitosa demostración del láser de rubí realizada por Theodore Maiman en los Laboratorios de Investigación Hughes marcó el comienzo de la era del láser. Su dispositivo era sorprendentemente simple: consistía en una varilla de rubí del tamaño de un dedo con los extremos pulidos y recubiertos de plata para formar un resonador Fabry-Pérot. Un extremo estaba completamente recubierto y el otro parcialmente, actuando como acoplador de salida. La varilla se colocaba dentro de una lámpara de destello de xenón helicoidal, similar a las que se usan en fotografía. Cuando la lámpara emitía un destello, su intenso pulso de luz bombeaba ópticamente el cristal de rubí.

The ruby laser operates on a three-level energy system. The flashlamp’s light excites the chromium ions ([latex]Cr^{3+}[/latex]) to a broad absorption band (the bomba banda). Desde allí, decaen rápidamente de forma no radiativa a un nivel de energía metaestable. Debido a que este nivel metaestable tiene una vida útil relativamente larga (unos pocos milisegundos), una gran población de iones puede acumularse allí, creando una inversión de población con respecto al estado fundamental. Cuando comienza la emisión láser, los iones transitan de este nivel metaestable de vuelta al estado fundamental, emitiendo fotones de 694,3 nm. Debido a que es un sistema de tres niveles donde el nivel láser inferior es el estado fundamental, requiere un bombeo muy intenso para lograr la inversión de población, lo que lo hace relativamente ineficiente. La salida es típicamente una serie de pulsos cortos mientras la lámpara de destellos esté activa.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Física del estado sólido

Tipo

Dispositivo físico

Ruptura

Revolucionario

Uso

Nicho/Especialización

Precursores

  • the maser (microwave amplification by stimulated emission of radiation)
  • theoretical proposal for an optical maser (laser) by Schawlow and Townes
  • development of synthetic ruby crystals
  • high-intensity flashlamp technology

Aplicaciones

  • holography (early experiments)
  • tatuaje y depilación
  • industrial drilling and welding
  • scientific research (historical significance)
  • range finding

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • alexandrite laser for tunable solid-state applications
  • nd:yag lasers for industrial and medical uses
  • titanium-sapphire lasers for ultrafast science
  • erbium-doped fiber amplifiers (edfas) for telecommunications
  • diode-pumped solid-state (dpss) lasers for improved efficiency
  • laser pointers using compact laser diodes
  • vertical-cavity surface-emitting lasers (vcsels) for data communication
  • quantum cascade lasers for mid-infrared applications
  • fiber lasers for high-power cutting and welding
  • organic light-emitting diodes (oleds) based on similar principles of doped materials
Relacionado con: láser de rubí, Theodore Maiman, primer láser, láser de estado sólido, cromo, bombeo óptico, láser de tres niveles, 694,3 nm, laboratorios de investigación Hughes, lámpara de destellos.

Contexto histórico

The Ruby Laser

1960
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1960-05-16
1962
1963
1964
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1965

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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