1960年1月18日，美国加利福尼亚休斯实验室的西奥多·梅曼研制出了世界上第一台红宝石激光器。从此，激光科学和技术得到了异常迅速的发展。
1917年，爱因斯坦首次提出，存在受激发射的发光过程，从理论上预言了激光的可能，但一直未有人能够发现。1958年12月15日，美国《物理评论》杂志发表了L.肖洛和H.汤斯的题为《红外和光学激射器》论文，宣布“将微波激射技术扩大到红外和光频谱区段时……产生了极其单色的和相干的光”，开辟了崭新的激光研究方向。这篇论文对激光的发展产生了深远的影响。
1960年，美国休斯研究室的梅曼运用固体的红宝石做实验，梅曼将氙闪光灯发出的光照射在红宝石上，突然，一束深红色的亮光从装置中射出，它的亮度是太阳表面的4倍！红宝石由于受激而发射出方向高度集中的强光束，这是一种完全新型的光，科学家渴望多年而自然界中并不存在的光，它被命名为Laser，是英文“受激辐射光放大”缩写，这就是激光。产生激光的装置被称为激光器。第一台红宝石激光器的发明为现代各种激光器的研制奠定了基础。
红宝石激光器的工作物质是红宝石棒。激光用红宝石晶体的基质是Al2O3，晶体内掺有约0.05%（重量比）的Cr2O3。Cr3+密度约为1.58×1019/cm3。Cr3+在晶体中取代Al3+位置而均匀分布在其中，光学上属于负单轴晶体。在Xe（氙）灯照射下，红宝石晶体中原来处于基态E1的粒子，吸收了Xe灯发射的光子而被激发到E3能级。粒子在E3能级的平均寿命很短（约10-9秒）。大部分粒子通过无辐射跃迁到达激光上能级E2。粒子在E2能级的寿命很长，可达3×10-3秒。所以在E2能级上积累起大量粒子，形成E2和E1之间的粒子数反转，此时晶体对频率ν满足hν=E2—E1（其中h为普朗克常数，E2、E1分别为激光上、下能级的能量）的光子有放大作用，即对该频率的光有增益。当增益G足够大，能满足阈值条件时，就在部分反射镜端有波长为6943×10-10米的激光输出。
激光和激光器的问世，被称为20世纪最重大的科学发现之一，它与原子能、半导体、计算机一起，被称为20世纪的“新四大发明”。
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作者： 孔祥宇[责任编辑: 李浩]
