решетки (0,04-0,12 ат. %). Этот лазер можно считать прототипом современного большого класса твердотельных лазеров, длина волны генерации которых может непрерывно перестраиваться в пределах широкой спектральной полосы 
в александрите]. В число этих перестраиваемых твердотельных лазеров входят, помимо прочих, лазеры на основе 
и 
.
Энергетические состояния иона 
качественно не отличаются от состояния 
в упорядоченных октаэдрических кристаллических нолях (например, рубин или 
Рис. 6.4. Схема энергетических уровней для лазера на александрите.
Упрощенная схема этих состояний как функция конфигурационной координаты иона 
(т. е. смещения иона в кристалле) показана на рис. 6.4. Так же, как и в других активированных хромом матрицах, время релаксации между уровнями 
вследствие внутриконфигурационных переходов оказывается очень коротким (менее 
возможно, также и благодаря перекрытию уровней 
Таким образом, можно считать, что эти два состояния всегда находятся в термодинамическом равновесии. Поскольку энергетический зазор 
между дном состояния 
и дном состояния 
в александрите 
составляет всего несколько 
то в случае, когда состояние 
заселено, колебательные подуровни состояния 
также оказываются заметно заселенными. Согласно принципу Франка — Кондона, электронно-колебательные переходы из состояния 
оканчиваются на незаполненных уровнях состояния 
Поскольку число участвующих в генерации колебательных уровней велико, излучение будет происходить в широком
непрерывном интервале частот 
, а лазер будет работать по четырехуровневой схеме. Заметим, что так же, как и в случае рубинового лазера, лазерная генерация может происходить на переходе 
(ср. рис. 6.1 и 6.4) при 
нм. Однако в этом случае лазер на александрите действует по трехуровневой схеме и порог генерации оказывается значительно более высоким, поскольку нижним лазерным уровнем является самый низкий колебательный уровень основного состояния 
Заметим также, что в рубиновом лазере, хотя схема энергетических уровней рубина та же, что и на рис. 6.4, не имеет места лазерная генерация на электронно-колебательном переходе. Это объясняется тем, что в рубине энергетический зазор между состояниями 
значительно больше 
, следовательно, уровень 
оказывается практически не заселенным.
Накачка александрита осуществляется главным образом с помощью зеленой и синей полос поглощения в нем 
весьма похожих на полосы рубина (см. рис. 3.5,б). Эффективное время жизни 
верхнего состояния 
можно грубо оценить, предположив, что верхний уровень состоит из двух сильно связанных уровней (уровня 
и самого низкого из колебательных состояний 
разделенных энергетической щелью 
Учитывая функцию распределения по уровням [см. (2.169в)], получаем
где 
— времена жизни состояний соответственно 
Поскольку 
из формулы (6.1) получаем 
при 
что соответствует аналогичной величине в кристалле Nd:YAG. Таким образом, александрит является подходящим материалом для получения генерации в режиме модулированной добротности. Заметим, что хотя собственное время жизни 
много короче 
эффективное время жизни существенно увеличивается в присутствии долгоживущего состояния 
которое играет роль резервуара энергии для состояния 
Поскольку ширина линии генерации очень большая, максимальное значение сечения излучения приблизительно в 60 раз меньше, чем в кристалле 
Поэтому лазер на александрите имеет малое усиление, и необходимо приложить усилия, чтобы ограничить внутрирезонаторные потери. Заметим, что эффективное сечение перехода увеличивается с ростом температуры, поскольку при этом увеличивается населенность состояния 
по сравнению с состоянием 
(это эквивалентно
высказыванию о том, что значение функции распределения состояния 
растет с температурой). Отсюда следует, что генерацию с лучшими параметрами получают при повышенной температуре, и лазер нередко работает при температуре порядка 
В отношении конструктивных особенностей лазеры на александрите похожи на Nd : YAG-лазеры. Хотя александрит может также работать в непрерывном режиме, меньшее сечение делает более практичным импульсную генерацию с высокой частотой повторения импульсов в режиме либо свободной генерации (длительность выходного импульса порядка 200 мкс), либо генерации с модуляцией добротности (длительность выходного импульса порядка 50 не). Характеристики импульсного лазера на александрите, а именно зависимость выходной энергии от входной и дифференциальный КПД практически аналогичны характеристикам Nd: YAG-лазера с теми же размерами активного стержня. Были достигнуты средние мощности порядка 
при частоте повторения импульсов порядка 250 Гц. Оказывается, что лазеры на александрите успешно применяются в тех случаях, когда необходимо получить излучение с 
нм и высокой средней мощностью (например, при лазерном отжиге кремниевых пластин) или когда необходимо перестраиваемое по частоте излучение (например, при лазерном контроле загрязнения окружающей среды).
в котором ионы 
замещают некоторые из ионов 