红宝石激光器的发光原理主要基于受激放大的光效应。以下是其详细过程：

  1. 红宝石晶体结构：

  2. 红宝石晶体具有特定的晶体结构，其化学成分为氧化铝（Al2O3），其中铝离子和氧离子交替排列。

  3. 这种结构使得红宝石晶体中存在一个光学的活性振动模式。

  4. 激发态与受激辐射：

  5. 当红宝石激光器中的红宝石晶体受到合适能量的泵浦激光照射时（通常为红外激光），晶体的吸收带会吸收泵浦激光的能量。

  6. 此时，晶体的电子从基态跃迁到激发态，即电子被激发到高能级。
  7. 在激发态下，电子会寻找能量更低的状态进行跃迁，这一过程中会释放出光子。
  8. 这些释放出的光子在红宝石晶体中发生干涉和放大效应，形成激光输出。

  9. 激光输出特性：

  10. 红宝石激光器产生的激光波长主要在可见光区域，其中最常用的红宝石激光器波长为699.3nm（紫色）、578nm（蓝色）和482nm（绿色）。

  11. 激光输出具有高度的单色性、方向性和相干性。

  12. 输出功率与效率：

  13. 红宝石激光器的输出功率虽然不高，但效率相对较高。

  14. 在理想条件下，红宝石激光器的输出功率可以达到数十毫瓦到数瓦。

***红宝石激光器还具有其他特点，如：

  • 它是最早出现的激光器之一，具有较长的发展历史。
  • 激光束的发散角较小，几乎为平行光。
  • 能产生高度单色的光，具有极好的单色性。
  • 具有较好的相干性，发散角小且稳定。
  • 输出功率与泵浦功率之间有良好的线性关系。

红宝石激光器因其出色的性能和较长的寿命，在科研、工业加工、医疗诊断以及通信等领域有着广泛的应用。