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激光器种类和原理

来源：阅读：397 发布时间：2023-03-30 13:25:06

相信大家都对以下名词并不陌生：光纤激光器、连续激光器、YAG激光器、纳秒激光器等。各种类型、各种名称的激光器应接不暇，让人眼花缭乱，而且还记不住。

今天，我们带大家系统地把这个激光器好好分类一下，有需要的朋友建议好好收藏。

什么是激光器

激光（laser）是“透过受激辐射产生的光放大”（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的缩写，指透过刺激原子导致电子跃迁释放辐射能量而产生的增强光子束。相较于其他类型的光，激光具有发散度小、亮度高、单色性好、相干性好等一系列特点，因此被广泛地运用于工业制造、信息通讯、生物医疗、科研军事等诸多领域，并在社会生产活动中发挥了重要的作用，激光也因此与计算机、原子能和半导体并称二十世纪的新四大发明。

激光器是利用受激辐射原理发射激光的器件。

泵浦源是激光器的能量供给来源；增益介质是激光器的核心，会吸收泵浦源提供的能量并将激光放大；谐振腔是两面互相平行的镜子，其作用是把光线在反射镜间来回反射并多次经过增益介质，因而在缩短工作物质长度的同时还能达到放大激光功率的目的。

通过光、电或其他办法对物质进行激发，使得其中一部分粒子激发到能量较高的状态，当这种状态的粒子数大于能量较低状态的粒子数时，由于受激辐射，物质就能对某一波长的光辐射产生放大作用，也就是这种波长的光辐射通过物质时，发射强度会放大，并与入射光波位、频率和方向一致的光辐射，这种称为激光放大器。

若把激发的物质放置于共振腔内，光辐射在共振腔内沿轴线方向往复反射传播，多次通过物质，光辐射被放大许多倍，形成一束强度大、方向集中的激光，这就是激光振荡器。

激光器结构和原理

激光器分类

激光器可以按照泵浦方式、增益介质、工作方式、输出功率、和输出波长等不同维度进行分类，具体分类方式如下所示：

（1）、按泵浦方式的不同，激光器主要可以分为光泵浦激光器、电泵浦激光器、化学泵浦激光器、热泵浦激光器和核泵浦激光器。一般而言，不同类型的泵浦源是与激光晶体不同的吸收波长相适应的。

（2）、按照增益介质的不同，可以分为液体激光器、气体激光器和固体激光器（光纤、半导体、全固态、混合），其中光纤激光器由于增益介质较为特殊且占有较高的市场份额，学术及生产实践中一般会将其与其他固体激光器单独区分开。目前发现可做增益介质的物质有近千种，常见的有掺稀土元素光纤、染料、惰性气体、二氧化碳、掺钕钇铝石榴石（YAG）和钛蓝宝石等。每类增益介质激光器具有不同的特点，不同的增益介质决定了激光波长等参数。

固体激光器与光纤激光器是目前市场上应用广泛的两类主流激光器，但两者的加工特点和应用场景有着较大的差异，属于并行发展、难以相互替代的两类不同的技术路线。整体而言，光纤激光器由于其平均功率高、热效应强的特点，被广泛地应用于宏观加工领域的金属材料切割、焊接、钻孔、烧结等；而固体激光器则具有峰值功率高、热效应小、加工精度高的特点，一般主要用于薄性、脆性材料和非金属材料的精细微加工领域。

（3）、按工作方式的不同，激光器可分为连续激光器和脉冲激光器。连续激光器可以在较长一段时间内连续输出，热效应高。脉冲激光器以脉冲形式输出，主要特点是峰值功率高，热效应小；根据脉冲时间长短，脉冲激光器可进一步分为长脉冲（毫秒、微秒）、短脉冲（纳秒）、超短脉冲（皮秒、飞秒）激光器，一般而言，脉冲宽度越窄、波长越短，可实现的加工精度越高。

（4）、按照输出功率的不同，可以将光纤激光器分为小功率（0-1kW）、中功率（1kW-3kW）、高功率（3kW-6kW 以上）。而对于主要应用在精细微加工领域的固体激光器，实践中一般将 10W 以下的归类为低功率，10W 以上为中高功率。不同功率的激光器适应的应用场景各不同。

（5）、按输出波长的不同，激光器可分为红外激光器、可见光激光器、紫外激光器等。不同结构的物质可吸收的光波长范围不同，因此需要各个波长的激光器应用于不同材料的精细加工。

激光器的分类

激光器不同种类的优缺点及应用

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