红宝石激光器的原理是基于红宝石晶体的受激辐射现象。以下是对其工作原理的详细解释：
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红宝石晶体：
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红宝石是一种具有鲜艳红色激光波长的刚玉晶体，其化学成分为氧化铝（Al2O3）。
- 在红宝石晶体中，铝离子被氮（N2）替代后形成晶体结构。
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受激辐射条件：
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激光工作物质需要处于激发态，即其粒子在原子或分子状态下获得足够的能量，跃迁到高能级。
- 对于红宝石激光器来说，当入射光的频率与红宝石晶体的某些能级差相匹配时，光子能量可以被晶体中的铝离子吸收，从而使铝离子从基态跃迁到激发态。
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粒子数反转：
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在红宝石激光器中，通过光学系统（如镜子）将激光介质（即红宝石晶体）中处于基态的粒子与激发态的粒子分离。
- 这样做是为了在激光介质中形成粒子数反转的状态，即处于激发态的粒子数远多于处于基态的粒子数。
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受激辐射过程：
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当处于激发态的铝离子在外界激励（如泵浦激光）的作用下，会以光子的形式释放出能量。
- 这些释放出的光子又会进一步激发其他铝离子跃迁到激发态，形成连锁反应。
- 这个过程不断持续，导致激光光子数量的迅速增加，从而产生激光输出。
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激光输出特性：
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红宝石激光器产生的激光波长主要在690\~700nm之间，这是由于红宝石晶体的能级结构和跃迁特性所决定的。
- 通过适当调节泵浦激光的频率和功率，可以实现对红宝石激光输出波长的精确控制。
*****红宝石激光器通过利用红宝石晶体的受激辐射现象，在特定条件下产生高度相干、单色性的激光输出。
