激光器都有哪些種類？

激光（laser）是“透過受激輻射產(chǎn)生的光放大”（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的縮寫，指透過刺激原子導致電子躍遷釋放輻射能量而產(chǎn)生的增強光子束。相較于其他類型的光，激光具有發(fā)散度小、亮度高、單色性好、相干性好等一系列特點，因此被廣泛地運用于工業(yè)制造、信息通訊、生物醫(yī)療、科研軍事等諸多領域，并在社會生產(chǎn)活動中發(fā)揮了極其重要的作用，激光也因此與計算機、原子能和半導體并稱二十世紀的新四大發(fā)明。

激光器是利用受激輻射原理發(fā)射激光的器件。

泵浦源是激光器的能量供給來源；增益介質是激光器的核心，會吸收泵浦源提供的能量并將激光放大；諧振腔是兩面互相平行的鏡子，其作用是把光線在反射鏡間來回反射并多次經(jīng)過增益介質，因而在縮短工作物質長度的同時還能達到放大激光功率的目的。

通過光、電或其他辦法對物質進行激發(fā)，使得其中一部分粒子激發(fā)到能量較高的狀態(tài)，當這種狀態(tài)的粒子數(shù)大于能量較低狀態(tài)的粒子數(shù)時，由于受激輻射，物質就能對某一波長的光輻射產(chǎn)生放大作用，也就是這種波長的光輻射通過物質時，發(fā)射強度會放大，并與入射光波位、頻率和方向一致的光輻射，這種稱為激光放大器。

若把激發(fā)的物質放置于共振腔內，光輻射在共振腔內沿軸線方向往復反射傳播，多次通過物質，光輻射被放大許多倍，形成一束強度大、方向集中的激光，這就是激光振蕩器。

圖1.激光器結構和原理

激光器分類

激光器可以按照泵浦方式、增益介質、工作方式、輸出功率、和輸出波長等不同維度進行分類，具體分類方式如下所示：

（1）、按泵浦方式的不同，激光器主要可以分為光泵浦激光器、電泵浦激光器、化學泵浦激光器、熱泵浦激光器和核泵浦激光器。一般而言，不同類型的泵浦源是與激光晶體不同的吸收波長相適應的。

（2）、按照增益介質的不同，可以分為液體激光器、氣體激光器和固體激光器（光纖、半導體、全固態(tài)、混合），其中光纖激光器由于增益介質較為特殊且占有較高的市場份額，學術及生產(chǎn)實踐中一般會將其與其他固體激光器單獨區(qū)分開。目前發(fā)現(xiàn)可做增益介質的物質有近千種，常見的有摻稀土元素光纖、染料、惰性氣體、二氧化碳、摻釹釔鋁石榴石（YAG）和鈦藍寶石等。每類增益介質激光器具有不同的特點，不同的增益介質決定了激光波長等參數(shù)。

固體激光器與光纖激光器是目前市場上應用最為廣泛的兩類主流激光器，但兩者的加工特點和應用場景有著較大的差異，屬于并行發(fā)展、難以相互替代的兩類不同的技術路線。整體而言，光纖激光器由于其平均功率高、熱效應強的特點，被廣泛地應用于宏觀加工領 域的金屬材料切割、焊接、鉆孔、燒結等；而固體激光器則具有峰值功率高、熱效應小、加工精度高的特點，一般主要用于薄性、脆性材料和非金屬材料的精細微加工領域。

圖2.激光器的分類

（3）、按工作方式的不同，激光器可分為連續(xù)激光器和脈沖激光器。連續(xù)激光器可以在較長一段時間內連續(xù)輸出，熱效應高。脈沖激光器以脈沖形式輸出， 主要特點是峰值功率高，熱效應??；根據(jù)脈沖時間長短，脈沖激光器可進一步 分為長脈沖（毫秒、微秒）、短脈沖（納秒）、超短脈沖（皮秒、飛秒）激光器，一般而言，脈沖寬度越窄、波長越短，可實現(xiàn)的加工精度越高。

（4）、按照輸出功率的不同，可以將光纖激光器分為小功率（0-1kW）、中功率（1kW-3kW）、高功率（3kW-6kW 以上）。而對于主要應用在精細微加工領域的固體激光器，實踐中一般將 10W 以下的歸類為低功率，10W 以上為中高功率。不同功率的激光器適應的應用場景各不同。

（5）、按輸出波長的不同，激光器可分為紅外激光器、可見光激光器、紫外激光器等。不同結構的物質可吸收的光波長范圍不同，因此需要各個波長的激光器應用于不同材料的精細加工。

審核編輯：湯梓紅