什么是激光器 激光的產(chǎn)生原理

激光是二十世紀(jì)繼核能、半導(dǎo)體、計算機(jī)后又一重大發(fā)明，并憑借其良好的單色性、方向性、亮度等特質(zhì)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、生物醫(yī)療等領(lǐng)域，被譽(yù)為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”。自激光技術(shù)發(fā)明以來，全球激光行業(yè)快速發(fā)展，激光技術(shù)成為眾多領(lǐng)域的重要支撐技術(shù)之一。那么，什么是激光？接下來會為大家進(jìn)行詳細(xì)介紹。

激光的產(chǎn)生

激光又名“鐳射”它的全名是“受激輻射光放大”。

1917年愛因斯坦提出“受激發(fā)射”理論，一個光子使得受激原子發(fā)出一個相同的光子基礎(chǔ)。1960年美國加利福尼亞州休斯航空公司實驗室的研究員梅曼發(fā)明了世界上第一臺紅寶石激光器。1961年中國第一臺激光器誕生于王大珩領(lǐng)導(dǎo)的長春光機(jī)所。1965年貝爾實驗室發(fā)明了第一臺YAG（固體）激光器。某些物質(zhì)原子中的粒子受光或電的激發(fā)，由低能級的原子躍遷為高能級原子，當(dāng)高能級原子的數(shù)目大于低能級原子的數(shù)目，并由高能級躍遷回低能級時，就放射出相位、頻率、方向等完全相同的光，這種光叫做激光。

當(dāng)泵浦光照射時，基態(tài)離子吸收特定波長的光躍遷到E3能級，隨后迅速通過無輻射躍遷躍遷到E2能級，在這個能級上可以聚集較多的離子。當(dāng)外界泵浦足夠強(qiáng)的時候，會在E2能級和E1能級間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，即E2能級上離子數(shù)量比E1能級多。在實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)后，每一個能量為hν的外來光子都將激發(fā)E2能級上的一個原子使其躍遷到基態(tài)，同時釋放一個能量為hν的光子，光子總能量不斷倍增，從而實現(xiàn)了受激輻射放大（增益）過程。

什么是激光器

激光器是激光的發(fā)生裝置，主要由泵浦源、增益介質(zhì)、諧振腔等組成。泵浦源為激光器的激發(fā)源，諧振腔為泵浦光源與增益介質(zhì)之間的回路，增益介質(zhì)指可將光放大的工作物質(zhì)。在工作狀態(tài)下增益介質(zhì)通過吸收泵浦源提供的能量，經(jīng)諧振腔振蕩選模輸出激光。激光器是激光加工裝備的核心部件，在激光加工裝備的成本構(gòu)成中具有舉足輕重的地位。激光器按照工作物質(zhì)、輸出波段和輸出類型可分為許多種類。

激光器按工作物質(zhì)可分為固體激光器（紅寶石Al2O3 ，釔鋁石榴石激光器）、液體激光器（染料激光器）、氣體激光器（氦氖激光器，氬離子激光器等）、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器、自由電子激光器。按輸出波段可將激光器分為遠(yuǎn)紅外激光器、中紅外激光器、近紅外激光器、可見激光器、近紫外激光器、真空紫外激光器。按輸出類型可分為：連續(xù)波激光器、準(zhǔn)連續(xù)激光器、短脈沖激光器、超短脈沖激光器。

激光技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

激光技術(shù)作為現(xiàn)代制造業(yè)的先進(jìn)技術(shù)之一，具有傳統(tǒng)加工方式所不具有的高精密、高效率、低能耗、低成本等優(yōu)點，在加工材料的材質(zhì)、形狀、尺寸和加工環(huán)境等方面有較大的選擇空間，能較好地解決因材質(zhì)不同而引發(fā)的加工、精煉等方面的技術(shù)問題。隨著激光器技術(shù)和激光微加工應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展，激光加工技術(shù)能夠在更多領(lǐng)域替代傳統(tǒng)機(jī)械加工，激光精細(xì)微加工則憑借其精度更高、柔韌性更強(qiáng)、熱效應(yīng)更小、適用面更廣等優(yōu)點，逐漸成為了高端制造領(lǐng)域的核心加工技術(shù)。

在激光應(yīng)用方面，激光技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于切割、焊接、鉆孔、打標(biāo)、雕刻、測量、診斷等領(lǐng)域，我國的產(chǎn)業(yè)升級已是箭在弦上，在微焊接、精密測量、生物醫(yī)療診斷、芯片制造多個領(lǐng)域?qū)す饧夹g(shù)的需求在不斷攀升，激光技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展的新進(jìn)程。從激光行業(yè)的發(fā)展來看，激光技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于消費電子、3D打印、半導(dǎo)體、新能源、顯示、生物醫(yī)療、激光檢測等領(lǐng)域，國內(nèi)的許多企業(yè)已經(jīng)具備了和國外企業(yè)一較高下的實力，在國際激光產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的影響力也越來越強(qiáng)。

總而言之，激光已經(jīng)在某些領(lǐng)域發(fā)揮了至關(guān)重要且不可替代的作用，越來越多的行業(yè)領(lǐng)域開始重視激光技術(shù)的應(yīng)用，這就使得國內(nèi)的激光產(chǎn)業(yè)公司不斷加強(qiáng)在激光技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的投入，激光產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的競爭也愈來愈激烈。對于我國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言，這無疑是一個積極的信號，在此背景下，我們可以更快的縮小與國際同行間的差距，填補(bǔ)自己的技術(shù)空缺，為我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供重要的技術(shù)支撐。

編輯：黃飛