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O laser de rubi

1960-05-16
  • Theodore H. Maiman
Aparelho de laser de rubi com cristal de rubi sintético e tubo de xenônio em um ambiente de laboratório.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

O primeiro laser funcional foi o laser de rubi, demonstrado em 1960. Trata-se de um laser de estado sólido que utiliza um cristal de rubi sintético (óxido de alumínio dopado com cromo) como meio ativo. O rubi é bombeado opticamente por um potente tubo de flash de xenônio, criando uma inversão de população nos íons de cromo e produzindo um feixe de luz vermelho intenso com um comprimento de onda de 694,3 nanômetros.

A demonstração bem-sucedida do laser de rubi por Theodore Maiman nos Laboratórios de Pesquisa Hughes marcou o início da era do laser. Seu dispositivo era surpreendentemente simples, consistindo em uma haste de rubi do tamanho de um dedo, com as extremidades polidas e revestidas de prata para formar um ressonador Fabry-Pérot. Uma extremidade era totalmente revestida e a outra, parcialmente revestida para funcionar como acoplador de saída. A haste era colocada dentro de uma lâmpada de flash de xenônio helicoidal, semelhante às usadas em fotografia. Quando a lâmpada disparava, seu intenso pulso de luz bombeava opticamente o cristal de rubi.

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
Física do estado sólido

Tipo

Dispositivo físico

Interrupção

Revolucionário

Uso

Nicho/Especializado

Precursores

  • o maser (amplificação de micro-ondas por emissão estimulada de radiação)
  • Proposta teórica para um maser óptico (laser) por Schawlow e Townes
  • desenvolvimento de cristais de rubi sintéticos
  • tecnologia de flash de alta intensidade

Aplicações

  • holografia (experimentos iniciais)
  • tattoo and hair removal
  • perfuração e soldagem industrial
  • pesquisa científica (significado histórico)
  • medição de alcance

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: laser de rubi, Theodore Maiman, primeiro laser, laser de estado sólido, cromo, bombeamento óptico, laser de três níveis, 694,3 nm, laboratórios de pesquisa Hughes, lâmpada de flash.

Contexto histórico

O laser de rubi

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1960-05-16
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1965

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

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