ルビーレーザー

ルビーレーザー

ルビーレーザーロッド

ルビーレーザーの透過とうかスペクトル

ルビーレーザー (英えい: Ruby laser) とは固体こたいレーザーの一種いっしゅである。母はは材ざいにルビーを使用しようするためこの名なが付ついている。実際じっさいは3価かクロムイオン (Cr³⁺) で代用だいようできる。1960年ねんにセオドア・ハロルド・メイマンが世界せかい初はつのレーザー発振はっしん方式ほうしきとして実現じつげんした。なお持続じぞく的てきに動作どうさするルビーレーザー装置そうちを発明はつめいしたのはウィラード・ボイルである。

構造こうぞう

レーザー装置そうちはレーザー媒体ばいたい・励起れいき装置そうち・光ひかり共振きょうしん器きから成なる。ルビーレーザーの場合ばあい、レーザー媒質ばいしつには合成ごうせいルビー、すなわちアルミナ骨格こっかく (Al₂O₃) の Al 原子げんしのうち0.01～0.5%程度ていどが発光はっこう原子げんしであるクロムに置換ちかんされたものを用もちいる。まずポンピング用ようランプ光源こうげん（フラッシュランプ）によりレーザー媒質ばいしつを励起れいきし反転はんてん分布ぶんぷを起おこさせる。次つぎに誘導ゆうどう放出ほうしゅつにより放出ほうしゅつされた光こうが光ひかり共振きょうしん器きにより増幅ぞうふくされ、ある一定いってい以上いじょうのエネルギーになるとレーザービームとして出力しゅつりょくされる。

原理げんり

詳細しょうさいは「3準じゅん位いレーザー」を参照さんしょう

ルビーレーザーは3つのエネルギー準じゅん位いを用もちいて反転はんてん分布ぶんぷを形成けいせいする3準じゅん位いレーザーである。基底きてい状態じょうたいにあるクロム原子げんしを励起れいき装置そうちにより励起れいき状態じょうたいにする。励起れいき状態じょうたいのクロム原子げんしは緩和かんわ時間じかん約やく 100 ns で準じゅん安定あんてい状態じょうたいに落おち着つく。この緩和かんわ時間じかんから基底きてい状態じょうたいへの緩和かんわ時間じかんは約やく3 ms と他たの状態じょうたいより長ながいために反転はんてん分布ぶんぷが起おこる。この間あいだに誘導ゆうどう放出ほうしゅつを起おこさせると 694.3 nm の光ひかりが放出ほうしゅつされる。しかし3準じゅん位いレーザーの場合ばあい、下しも準じゅん位いが基底きてい状態じょうたいであるために占有せんゆう率りつが極きわめて高たかく、かなり強力きょうりょくな励起れいきを行おこなわないと準じゅん安定あんてい状態じょうたいと基底きてい状態じょうたいとの間あいだで反転はんてん分布ぶんぷを形成けいせいできないので、より効率こうりつよく反転はんてん分布ぶんぷを形成けいせいできる4準じゅん位いレーザーの方ほうが固体こたいレーザーとしては主流しゅりゅうである。

用途ようと

4準じゅん位いレーザーと比較ひかくして効率こうりつが悪わるいために、研究けんきゅう・産業さんぎょうにはほとんど用もちいられていない。医療いりょう用途ようと（特とくに美容びよう）ではメラニン色素しきそが赤色あかいろの波長はちょうの光ひかりを吸収きゅうしゅうしやすいことを利用りようし、シミ・ホクロ消けしに利用りようされている。また、赤色あかいろの光ひかりを出だすとして有用ゆうようであり、ホログラフィーなどに使つかわれている。

関連かんれん項目こうもく

• レーザー
• 反転はんてん分布ぶんぷ
• 誘導ゆうどう放出ほうしゅつ