Под действием мощной импульсной лампы, дающей яркие вспышки сине-зеленого света (А,=0,41 ~0,56 мкм), ионы хрома возбуждаются, т. е. переходят на верхний энергетический уровень. Но такое положение для ионов хрома неустойчиво и продолжается очень короткое время (2*10“® с). Затем происходит переход их в более низкое возбужденное состояние и вместе с этим отдача* части энергии в виде тепла, которое нагревает кристалл рубина. Это промежуточное возбужденное состояние называется метастабильным, потому что ионы хрома могут находиться в нем сравнительно долго (примерно 2‘10~3 с). За это время происходит накапливание ионов на метаста-бильиом уровне. В результате число ионов на этом уровне становится больше числа ионов в основном состоянии.
Таким образом, в системе возникает «перенаселенность» энергетического уровня — условие, необходимое для создания индуцированного излучения.
Далее ион хрома, переходя со второго уровня на нижний, испускает фотон. Пролетая мимо другого возбужденного иона, такой фотон вызывает у него тоже излучение. Есди каждый из этих фотонов «разрядит» еще по одному возбужденному иону, количество фотонов снова удвоится. Возникает лавинное нарастание квантов света, распространяющихся вдоль оси стержня.
Увеличению интенсивности излучения лазера способствует резонатор лазера, образованный двумя зеркалами. Он предназначен для того, чтобы возвращать часть индуцированного излучения обратно в активное тело —рубиновый стержень.
Через один из торцов стержня, который выполнен в виде полупрозрачного зеркала, выходит энергия в виде мощных кратковременных импульсов красного света. Выходящий луч лазера обладает очень малым углом расходимости, имеет огромную яркость и колоссальную мощность.
«Чтобы получить от нити лампы накаливания луч света такой же яркости, как луч квантового генератора, ее потребовалось бы нагреть до температуры 10 миллиардов градусов», — писал академик И. Г. Басов. Созданные же новые источники света не раскалены до такой чудовищной температуры, они совершенно холодные.
Вскоре после создания твердотельного рубинового ла-всра появились газовые лазеры, в которых в качестве активного вещества служила смесь инертных газов гелия и