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Le laser rubis

1960-05-16
  • Theodore H. Maiman
Appareil laser rubis avec cristal de rubis synthétique et tube flash au xénon en laboratoire.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Le premier laser fonctionnel fut le laser rubis, mis au point en 1960. Il s'agit d'un laser à semi-conducteurs utilisant un cristal de rubis synthétique (oxyde d'aluminium dopé au chrome) comme milieu amplificateur. Le rubis est pompé optiquement par un puissant tube flash au xénon, ce qui induit une inversion de population des ions chrome et produit un faisceau de lumière rouge profond à une longueur d'onde de 694,3 nanomètres.

La démonstration réussie du laser rubis par Theodore Maiman aux laboratoires de recherche Hughes a marqué le début de l'ère laser. Son dispositif était d'une simplicité surprenante : une tige de rubis de la taille d'un doigt, dont les extrémités étaient polies et argentées pour former un résonateur Fabry-Pérot. Une extrémité était entièrement argentée, l'autre partiellement, servant de coupleur de sortie. La tige était placée à l'intérieur d'une lampe flash au xénon hélicoïdale, semblable à celles utilisées en photographie. Lors de l'éclair, la lumière intense pompait optiquement le cristal de rubis.

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 pump band). From there, they quickly decay non-radiatively to a metastable energy level. Because this metastable level has a relatively long lifetime (a few milliseconds), a large population of ions can accumulate there, creating a population inversion relative to the ground state. When lasing begins, the ions transition from this metastable level back to the ground state, emitting 694.3 nm photons. Because it is a three-level system where the lower laser level is the ground state, it requires very intense pumping to achieve population inversion, making it relatively inefficient. The output is typically a series of short pulses for as long as the flashlamp is active.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Physique de l'état solide

Taper

Dispositif physique

Perturbation

Révolutionnaire

Usage

Créneau/spécialité

Précurseurs

  • le maser (amplification des micro-ondes par émission stimulée de rayonnement)
  • Proposition théorique d'un maser optique (laser) par Schawlow et Townes
  • développement de cristaux de rubis synthétiques
  • technologie des lampes flash à haute intensité

Applications

  • holographie (premières expériences)
  • épilation et tatouage
  • forage et soudage industriels
  • recherche scientifique (importance historique)
  • télémétrie

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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Lié à : laser rubis, Theodore Maiman, premier laser, laser à semi-conducteurs, chrome, pompage optique, laser à trois niveaux, 694,3 nm, laboratoires de recherche Hughes, lampe flash.

Contexte historique

Le laser rubis

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1960-05-16
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1965

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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