“เท็ดทำข้อตกลงกับฮิวจ์” แคธลีน ภรรยาของไมมานเล่าระหว่างให้สัมภาษณ์ (ไมมานเสียชีวิตในปี 2550 อายุ 79 ปี) “หากเขาประสบความสำเร็จในการส่งมอบยานเมเซอร์ให้กับกองทัพวิศวกร เขาจะได้รับเวลาเก้าเดือนและเงิน 50,000 ดอลลาร์เพื่อสร้างแสงสว่างที่สอดคล้องกัน เขาไปทำงานเพื่อทำให้มาสเซอร์ใช้งานได้จริงมากขึ้น และเพิ่มน้ำหนักจาก 5,000 ปอนด์เป็น 2.5 ปอนด์ และยังปรับปรุงความกว้าง
ของเส้นอีกด้วย
ด้วยเหตุนี้ เขาจึงสามารถทำโครงการเฉพาะเกี่ยวกับเลเซอร์ได้” เช่นเดียวกับชอว์โลว์ เริ่มตรวจสอบทับทิมในฐานะวัสดุเลเซอร์ เพราะเขาคุ้นเคยกับคุณสมบัติของมันจากงานเมเซอร์ของเขา ทับทิมเป็นผลึกของอลูมิเนียมออกไซด์ที่มีโครเมียมในปริมาณเล็กน้อย – ประมาณ 0.5% ในกรณีของพลอยทับทิม
และประมาณ 10 ในนั้นอยู่ในทับทิม “สีชมพู” ที่ใช้ในอุตสาหกรรม นอกจากการเปล่งคลื่นไมโครเวฟแล้ว ทับทิมสีชมพูยังดูดกลืนแสงอย่างมากในส่วนสีเขียวของสเปกตรัมออปติก และเรืองแสงในสีแดง พฤติกรรมดังกล่าวเป็นผลมาจากระบบพลังงานสามระดับของทับทิมสีชมพู (รูปที่ 1) เมื่อทับทิมสีชมพู
ดูดกลืนแสงสีเขียว อิเล็กตรอนจะถูกเลื่อนจากสถานะพื้นไปสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น จากนั้นอิเล็กตรอนจะสูญเสียพลังงานผ่านการคลายความร้อน (การสั่นของแลตทิซ) ซึ่งจบลงที่ระดับพลังงานขั้นกลางที่แพร่กระจายได้ แต่ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2502 หลังจากไมมานเริ่มโครงการได้ไม่นาน
ชอว์โลว์ก็ประกาศต่อสาธารณชนว่าทับทิมสีชมพูไม่สามารถทำงานเป็นเลเซอร์ได้ เพื่อให้เกิดการปลดปล่อยออกมา อิเล็กตรอนจำเป็นต้องอยู่ในระดับพลังงานด้านบนมากกว่าระดับต่ำกว่า ซึ่งเป็นสภาวะที่เรียกว่าการผกผันของจำนวนประชากร ชอว์โลว์โต้แย้งว่ามันจะยากเกินไปที่จะบรรลุการผกผันนี้
ในระบบสามระดับ เนื่องจากสถานะพื้นในระบบดังกล่าวมักจะเต็มไปด้วยอิเล็กตรอน เขายืนยันว่าจะง่ายกว่ามากในการบรรลุผลของการผกผันของประชากรในระบบสี่ระดับที่มีระดับพลังงานว่างเปล่าระหว่างสถานะพื้นและระดับที่แพร่กระจายได้ ปัญหาต่อมาคือจะรวมแสงไปที่ทับทิมได้อย่างไร
จากการคำนวณ
โคมไฟที่มีรูปร่างเหมือนท่อตรง ซึ่งสามารถวางตำแหน่งที่จุดโฟกัสของกระจกทรงรี จะไม่มีประสิทธิภาพเพียงพอ หลอดไฟแฟลชที่ทรงพลังที่สุดในยุคนั้นมีรูปร่างเป็นเกลียว ดังนั้นเขาจึงตัดสินใจ “ยึดติดกับสิ่งที่มีอยู่” รูปทรงเกลียวของโคมไฟหมายความว่าเขาไม่สามารถใช้เลนส์ธรรมดา
เพื่อโฟกัสแสงไปยังคริสตัลทับทิมได้ ดังนั้น Maiman จึงวางทับทิมให้ใกล้กับแหล่งกำเนิดแสงมากที่สุด ซึ่งหมายถึงการใส่ทับทิมขนาด 1 × 2 ซม. เข้าไปในเกลียวของโคมไฟ และวางการจัดเรียงทั้งหมดไว้ในกระบอกอะลูมิเนียมขัดเงาเพื่อช่วยรวบรวมแสง (ดูภาพที่ด้านบนของบทความ) การเคลือบสีเงินหนา
ที่ปลายทับทิมถูกนำมาใช้เพื่อสร้างช่องแสง เมื่อวันที่ 16 พฤษภาคม พ.ศ. 2503 งานของเขาได้รับผลตอบแทน และผู้ช่วยของเขา Irnee สังเกตเห็นหลักฐานแรกของการทำงานของเลเซอร์: อายุการใช้งานการเรืองแสงของทับทิมลดลงอย่างมากดังที่เห็นในเอาต์พุตสเปกตรัมของอุปกรณ์
เมื่ออินพุตไฟแฟลชเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 950 V ต่ำกว่าเกณฑ์นี้ กลไกการปล่อยแสงเพียงอย่างเดียวคือการเรืองแสงปกติ อย่างไรก็ตาม เหนือสิ่งอื่นใด การปล่อยสารกระตุ้นกลายเป็นกระบวนการหลัก และระดับพลังงานที่แพร่กระจายได้จะระเหยเร็วขึ้นมาก ซึ่งส่งผลให้อายุการใช้งานของสารเรืองแสงลดลง
ในการทดลอง
ครั้งที่สองที่ดำเนินการในอีกไม่กี่วันต่อมา ใช้สเปกโตรกราฟเพื่อวัดการแคบลงของเส้นสเปกตรัมเหนือขีดจำกัดของเลเซอร์ ซึ่งเป็นอีกลักษณะหนึ่งของการปล่อยแสงที่ถูกกระตุ้น นอกจากนี้ การเรืองแสงสีแดงของทับทิมสีชมพูยังประกอบด้วยเส้นสเปกตรัมสองเส้นที่มีระยะห่างใกล้เคียงกัน
ได้คำนวณว่าจริงๆ แล้วมีเพียงเส้นเดียวเท่านั้นที่จะส่องแสง และนั่นคือสิ่งที่เขาเห็น เข้าสู่ไฟแก็ซหลังจากต่อสู้เพื่อให้ได้เงินทุนเพื่อทำการวิจัยตั้งแต่แรก ก็ต้องเผชิญกับการต่อสู้ที่ยากลำบากเพื่อให้การค้นพบของเขาเป็นที่ยอมรับ เมื่อเขาส่งบทความไปมันถูกปฏิเสธว่าเป็นเขียนบทความสั้นๆ
ความยาว 300 คำอย่างรวดเร็ว และส่งไปยังซึ่งเป็นที่ยอมรับ อย่างไรก็ตาม ก่อนที่จะเผยแพร่ได้ ฮิวจ์ตัดสินใจจัดงานแถลงข่าว ในฐานะนักวิทยาศาสตร์ ต้องการเผยแพร่ก่อน เริ่มประหม่า: อาจใกล้เคียงกันจริงๆ และจะไม่มีรางวัลสำหรับอันดับที่สอง เครื่องประชาสัมพันธ์ เริ่มทำงานก่อนการแถลงข่าว
ซึ่งมีกำหนดจัดขึ้นในวันที่ 7 กรกฎาคม พ.ศ. 2503 ช่างภาพที่ว่าจ้างให้ถ่ายภาพไม่ประทับใจกับเลเซอร์ตัวแรก มันเล็กเกินไป . เมื่อมองไปรอบๆ ห้องแล็บ เขาหยิบต้นแบบรุ่นต่อมาที่มีหลอดไฟแฟลชขนาดกลางและแท่งทับทิมยาว 5 ซม. ขึ้นมา แล้วบอกว่า “ถือสิ่งนี้ไว้ข้างหน้าคุณ และฉันรู้ว่าสำนักข่าว
ทุกแห่งจะหยิบสิ่งนี้ขึ้นมา แต่ถ้าเราพิมพ์สิ่งนี้ เลเซอร์ตัวแรกนี้ มันจะไม่ไปไหน” ช่างภาพพูดถูก วันรุ่งขึ้นหลังจากงานแถลงข่าว หนังสือพิมพ์รายใหญ่ทุกฉบับนำภาพดังกล่าวไปเผยแพร่ พร้อมกับพาดหัวข่าวแนวทำนองว่า “ชายชาวแอลเอค้นพบรังสีมรณะในนิยายวิทยาศาสตร์
การผ่าตัดใหม่ ๆ และสำหรับการสำรวจระดับพลังงาน โครงสร้างแถบ และการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและรูในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใหม่ และวัสดุออพติคัล โดยไม่ต้องกังวลว่าพัลส์เลเซอร์ที่ใช้เวลานานในการตรวจวัดจะทำลายวัสดุ ระบบ FEL กำลังเฉลี่ยสูงที่พัฒนาขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้
ได้ขยายขีดความสามารถเหล่านี้เพื่อรวมการวิจัยเกี่ยวกับการใช้งานเลเซอร์ที่เป็นไปได้สำหรับการประมวลผลวัสดุระดับอุตสาหกรรม ความสำคัญอย่างน้อยเท่าเทียมกันคือการปรับปรุงในการสำรวจระยะไกลสำหรับการวิจัยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศซึ่งเกิดขึ้นได้จากความสามารถในการปรับเสียงได้กว้าง กำลังไฟฟ้าสูงสุดสูง และความสอดคล้องกันเชิงพื้นที่และเชิงเวลาที่ยอดเยี่ยม
