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ルビーレーザー

1960-05-16
  • Theodore H. Maiman
Ruby laser apparatus with synthetic ruby crystal and xenon flashtube in a laboratory setting.

(画像はイメージです)

最初の実用的なレーザーは、1960年に実証されたルビーレーザーです。これは、合成ルビー結晶(クロムをドープした酸化アルミニウム)を利得媒体として使用する固体レーザーです。ルビーは強力なキセノンフラッシュチューブによって光励起され、クロムイオンの反転分布を生成し、波長694.3ナノメートルの深紅色の光ビームを生成します。

セオドア・マイマンがヒューズ研究所でルビーレーザーの実証に成功したことは、レーザー時代の幕開けとなった。彼の装置は驚くほどシンプルで、指ほどの大きさのルビー棒の両端を平らに磨き、銀でコーティングしてファブリ・ペロー共振器を形成したものであった。片方の端は完全にコーティングされ、もう片方の端は出力カプラとして機能するように部分的にコーティングされていた。この棒は、写真撮影に使われるようならせん状のキセノンフラッシュランプの中に設置された。ランプが点滅すると、その強烈な光がルビー結晶を光励起した。

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 ポンプ そこから、イオンは非放射的に準安定エネルギー準位に急速に崩壊します。この準安定準位は比較的長い寿命(数ミリ秒)を持つため、多数のイオンがそこに蓄積され、基底状態に対して反転分布が生じます。レーザー発振が始まると、イオンはこの準安定準位から基底状態に戻り、694.3 nmの光子を放出します。これは、より低いレーザー準位が基底状態である3準位系であるため、反転分布を実現するには非常に強い励起が必要となり、比較的効率が悪くなります。出力は通常、フラッシュランプが作動している間、一連の短いパルスとなります。

UNESCO Nomenclature: 2211
固体物理学

タイプ

物理デバイス

混乱

革命的

使用法

ニッチ/専門分野

前駆物質

  • メーザー(誘導放出によるマイクロ波増幅)
  • シャウローとタウンズによる光メーザー(レーザー)の理論的提案
  • 合成ルビー結晶の開発
  • 高輝度フラッシュランプ技術

アプリケーション

  • ホログラフィー(初期の実験)
  • 入れ墨 脱毛
  • 工業用掘削および溶接
  • 科学研究(歴史的意義)
  • 測距

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • 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
関連キーワード:ルビーレーザー、セオドア・メイマン、最初のレーザー、固体レーザー、クロム、光ポンピング、3準位レーザー、694.3 nm、ヒューズ研究所、フラッシュランプ。

歴史的背景

ルビーレーザー

1960
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1960
1960-05-16
1962
1963
1964
1960
1960
1960
1960
1961
1962
1963
1965

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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