LASER a Rubino ( Ruby LASER)
Tipologia: LASER a Stato Solido
Emissione: Impulsata
Lunghezza d’onda: 694,3 nanometri (rosso scuro)
Potenza tipica: L’energia degli impulsi è qualche Joule, ma grazie alla loro brevissima durata (da qualche decina di microsecondi fino a pochi nanosecondi) le potenze istantanee possono facilemnte arrivare all’ordine del kiloWatt fino al GigaWatt
Mezzo Attivo: Monocristallo di Rubino sintetico (Al2O3 drogato con Cr+ dal 0,025% al 0,05%)
Il LASER al Rubino ha un’importante ruolo STORICO. E’ il capostipite di tutti i LASER essendo il primo ad essere stato costruito dal Theodore-Harald Maiman, (1927-2007) presso gli Hughes Laboratories di Malibu – California.
La sua prima accensione è avvenuta il 16 maggio 1960 dimostrando che l’Amplificazione della Luce tramite Emissione Stimolata di Radiazione (le cui iniziali costituiscono, in inglese, l’acronimo L.A.S.E.R.) passava dalla teoria alla realtà.
La teoria alla base dell’emissione stimolata di radiazione era stata formulata dallo stesso Albert Einstein nei primi anni del XX secolo ma si sono dovuti attendere gli anni ‘50 prima che fosse dimostrata con l’invenzione del MASER (la M al posto della L sta per Microwave) da parte di Charles Townes (Premio Nobel per la Fisica nel 1964). Ma da quel momento il poi nacque una «gara» tra tutti i Fisici ed i più importanti laboratori nel mondo per spingere il funzionamento alle frequenze ottiche. La gara fu poi vinta per l’appunto da Theodore Maiman. I primi LASER furono infatti chiamati «MASER Ottici».
Per rigore scientifico, i responsabili dell’emissione LASER nel Rubino sono gli ioni di CROMO contenuti come «impurità» nella matrice di Corindone (Triossido di-di Alluminio Al2O3). Le impurità di Cromo attribuiscono al Corindone la tipica colorazione rosa-rossa che convenzionalmente chiamiamo «Rubino».
Impurità di Ferro attribuiscono invece al corindone una colorazione blu, che chiamiamo Zaffiro. Anche lo zaffiro può essere usato come mezzo attivo LASER.
L’ invenzione del primo LASER a Rubino ha fatto molto scalpore negli anni sessanta entrando di prepotenza nella letteratura, nel cinema di fantascienza e di spionaggio di quegli anni: da James Bond «Operazione Goldfinger» (primo film nel quale appare un LASER) fino al mitico «Raggio della Morte» o del «Disintegratore» e, molto più tardi, con le Spade Laser dei Cavalieri Jedi nella saga di Star Wars.
L’eccitazione del mezzo attivo avviene con un breve ed intenso impulso luminoso ottenuto da potenti lampade flash (alle Xeno) questo sistema è chiamato «Pompaggio Ottico». La transizione LASER avviene sfruttando la «lunga» (solo 3 millisecondi) degli ioni di Cromo, i quali assorbono le componenti blu e verdi della luce di pompaggio, per poi riemetterla nel rosso. Il Rubino è posto in una cavità ottica risonante (costituita da due specchi piani e paralleli) la luce emessa lungo l’asse che congiunge gli specchi inizia a «rimbalzare» avanti ed indietro passando più volte attraverso il rubino. In questo modo si ottiene l’amplificazione dell’impuslo. Uno dei due specchi è parzialmente trapsarente e permette ad una porzione della luce di uscire sotto forma di raggio LASER.
Questo LASER ha un efficienza molto bassa, serve cioè moltissima energia per ottenere l’inversione di popolazione e di conseguenza l’amplificazione della luce.
E’ un cosiddetto «LASER a 3 livelli», ed a causa di ciò è necessario che tutta la barra di rubino venga illuminata dalla luce di pompaggio altrimenti le parti non illuminate possono assorbire la stessa radiazione che il LASER dovrebbe emettere.
