Diagram tingkat energi yang dimiliki oleh kristal rubi dalam menghasilkan laser dapat dilihat dalam gambar berikut.
Gamabar 4 Tingkat Energi Rubi
Dalam laser rubi populasi inversi terjadi di posisi yang dilambangkan dengan 2E. pemompaan yang dilakuakn adalah secara optis atau menggunakan lampu. Pemompaan dilakukan dengan meningkatkan posisi ion Cr3+ dari keadaan 4A2 atau ground state menuju posisi band 4F2 atau 4F1. waktu singgah selama di kedua band tersebut yang terpisah sejauh 1000 
yaitu di daerah hijau (18000 cm-1 ) dan daerah merah (25000 cm-1 ) adalah sangat sangat singkat.
Keadaan metastabil yaitu 2E juga terbagi menjadi 2 sub level yang terpisah sebesar 
= 29 cm-1. posisi sub level yang diatas adalah sub level 2
dan yang di bawahnya adalah sub level 
. Dari dua posisi sub level tersebut maka terdapat 2 kemungkinan terjadinya transisi yang pertama kemungkinan transisi terjadi dari 
dan yang kedua dari 
yang garis sinarnya berada dalam cahaya tampak yaitu masing-masing 6943 dan 6929 .
Dalam kesetimbangan termal maka perbedaan populasi antara posisi dan 2 adalah sebagai berikut:
Pada temperature kamar besar factor boltmann K adalah 0,87.
Dalam laser rubi ternyata lebar pulsa garis spectrum dan panjang ghelombangnya dipengaruhi oleh temperature. Pada 300 K laser terpusat pada panjang gelombang 6943 dengan lebar garis spectrum adalah 11 cm-1, sedangkan pada 77 K lebar garis spectrum adalah menjadi hanya 0,15 cm-1 meskipun memili pusat yang hamper sama yaitu 6943 . Untuk temperature dari -80 sampai + 20 oC maka panjang gelombang dari laser rubi adalah dapat dirumuskan sebagi berikut:
Meskipun demikian pengaruh dari temperatus adalah sangat cukup kecil.
magnafandy 