红宝石激光器是最早制成的激光器，其基本结构如图8-6所示，将工作物质红宝石磨成直径约为0.8cm、长8cm的圆棒，两端面的平行度在1分弧度以内，其中一端镀以反射率为100%的反射膜，另一端的反射膜的反射率为90%作为输出端。激励所需外界能量是由氙闪光灯提供的，红宝石棒和氙闪光灯管平行放置(灯也可以制成螺旋管形包围红宝石棒)。氙闪光灯所发出的强光除直接照到红宝石棒上外，其余的都经聚光器反射照射在红宝石棒上。

图8-6 红宝石激光器基本结构图

图8-7 红宝石激光器粒子数反转

红宝石激光器的工作物质是Al2O3晶体掺入少量(约0.05%)Cr2O3而形成。红宝石激光器是靠铬离子的三能级系统实现粒子数反转的，如图8-7所示。当红宝石受到氙闪光灯发出的强光照射时，处于基态E1的大量铬离子被激励到激发态E3，然后迅速由E3跃迁到亚稳定态E2，这亚稳定态的寿命较长，结果有大量的铬离子处于E2能级，实现了粒子数反转。这时由能级E2到E1的自发辐射将引起连锁的受激辐射，发出波长为694.3nm的激光。

红宝石激光器输出的是脉冲激光，其单色性差。