6.2.1 לייזר רובי (גביש האודם)

זהו סוג הלייזר הראשון שנבנה ע"י תאודור מיימן בשנת 1960.

רובי הוא גביש סינתטי של תחמוצת אלומיניום, והוא מוכר בחיי היום-יום כאבן יקרה לתכשיטים.

מוטות הרובי הקטנים הם בקוטר 6 מילימטרים ובאורך כ- 7 סנטימטרים ואילו המוטות הגדולים יכולים להגיע עד קוטר של 20 מ"מ ואורך של 20 ס"מ.

המבנה הכימי שלה הוא של ספיר (= Al2O3) עם זיהום של אטומי כרום בכמות של כ- 0.05% (על פי משקל). היון הפעיל הוא יון הכרום Cr+3, התופס את מקומו של אטום האלומיניום בשריג.

יון זה הוא המעניק לגביש הרובי את צבעו האדום ומכאן שם הלייזר בעברית: גביש האודם.

יון הכרום והוא האחראי לרמות האנרגיה המשתתפות בלזירה.

לאטום הכרום מערכת היוצרת לייזר של 3 רמות אנרגיה כפי שניתן לראות באיור 6.13.

דיאגרמת רמות האנרגיה של לייזר רובי

איור 6.13: דיאגרמת רמות האנרגיה של לייזר רובי.

בלייזר רובי מעוררים אטומי הכרום ע"י פולס אור ממנורת הבזק מסוג קסנון.

אטומי הכרום בולעים פוטונים בפס אורכי גל המרוכז סביב 545 ננומטר (בתחום: (500-600 ננומטר ועוברים עקב כך מרמת היסוד לרמה מעוררת E3.

מכאן הם עוברים ע"י מעבר לא קרינתי לרמה E2.

האנרגיה של המעבר הלא-קרינתי מועברת לתנודות האטומים בגביש והופכת לחום, אותו חייבים לפנות מהמערכת.

מעט מהאטומים המעוררים יורדים מרמה E2 לרמה E1 ע"י פליטה ספונטנית, ומכיוון שקיים מצב של היפוך אוכלוסייה, פוטונים אלו גורמים לפוטונים אחרים להיפלט בפליטה מאולצת.

ללייזר הרובי קיים גם פס שאיבה אופטית נוסף ע"י בליעת פוטונים בתחום אורכי הגל:

350-450 [nm]

 

כפתור "הקודם" כפתור "הבא"