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ルビーレーザーとは固体レーザーの一種である。母材にルビーを使用するためこの名が付いている。実際はクロム3価イオンで代用できる。1960年に、T・H・メイマンがルビー結晶によるレーザー発振を世界で初めて実現した。

◆ 構造

レーザー装置はレーザー媒質・励起装置・光共振器から成る。ルビーレーザーの場合、レーザー媒質にはルビー(Al2O3)のAlのうち0.01〜0.5%程度が発光原子であるクロムに置換されたものを用いる。まずポンピング用ランプ光源(フラッシュランプ)によりレーザー媒質を励起し反転分布を起こさせる。次に誘導放出により放出された光が光共振器により増幅され、ある一定以上のエネルギーになるとレーザービームとして出力される。

◆ 原理

ルビーレーザーは3準位間の遷移よって反転分布を形成する3準位レーザーである。基底状態にあるクロム原子を励起装置により励起状態する。励起状態のクロム原子は約100nsで準安定状態に落ち着く。クロム原子が準安定状態にいる時間は約3msと他の状態より長いために反転分布が起こる。この間に誘導放出を起こさせると694.3nmの光が放出される。しかし3準位レーザーの場合、下準位が基底状態であるために多数の原子が存在し、かなり強力な励起を行わないと準安定状態と基底状態との間で反転分布を形成できないので、より効率よく反転分布を形成できる4準位レーザーの方が固体レーザーとしては主流である。

◆ 用途

4準位レーザーと比較して効率が悪いために、研究・産業にはほとんど用いられていない。医療用途(特に美容)ではメラニン色素が赤色の波長の光を吸収しやすいこと利用しシミ・ホクロ消しに利用されている。また、赤色の光を出す固体レーザーとして有用であり、ホログラフィーなどに使われている。

◆ 関連項目

・レーザー

・反転分布

・誘導放出

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・ルビーレーザー page1