激(ji)光器經過200多年的(de)發展(zhan),已經研制出了上百種不同(tong)(tong)的(de)類型,它們(men)特點各異(yi),用(yong)途也不同(tong)(tong),一般可(ke)以(yi)按照以(yi)下方法進(jin)行分類。
①按工作(zuo)介(jie)質來分類。主要有(you)(you)氣體激(ji)光(guang)器、固體激(ji)光(guang)器和(he)半導體激(ji)光(guang)器三種類型,此外還有(you)(you)化學激(ji)光(guang)器和(he)自由電子(zi)激(ji)光(guang)器等。
a.氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)。工(gong)作(zuo)(zuo)介質(zhi)(zhi)主(zhu)要以氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)狀(zhuang)態進行發(fa)射的(de)(de)(de)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi),在(zai)常溫常壓下(xia)是(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti),有的(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)(zhi)在(zai)通常條件(jian)下(xia)是(shi)液體(ti)(ti)(ti)(ti)(如(ru)水(shui)、汞)或者固體(ti)(ti)(ti)(ti)(如(ru)銅、鎘等(deng)),工(gong)作(zuo)(zuo)時(shi)加熱變為蒸(zheng)(zheng)(zheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi),利用(yong)(yong)這類(lei)蒸(zheng)(zheng)(zheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)作(zuo)(zuo)為工(gong)作(zuo)(zuo)介質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)也稱為氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)。氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)中(zhong)除了(le)發(fa)出(chu)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)混合(he)。為了(le)延長(chang)器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)壽命(ming)及提高輸出(chu)功率,還加入(ru)了(le)一定量的(de)(de)(de)輔助氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)與工(gong)作(zuo)(zuo)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)混合(he)。氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)所(suo)采(cai)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)物(wu)質(zhi)(zhi)可以是(shi)原子(zi)(zi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)、分子(zi)(zi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)或離(li)子(zi)(zi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)。在(zai)原子(zi)(zi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)中(zhong),產(chan)(chan)生(sheng)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)是(shi)沒有電離(li)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)原子(zi)(zi),所(suo)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)主(zhu)要是(shi)幾種惰(duo)性氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(如(ru)氦、氖、氬(ya)、氪、缸(gang)等(deng)),有時(shi)也可采(cai)用(yong)(yong)某些金屬原子(zi)(zi)(如(ru)銅、鋅、鎘、銫、汞等(deng))蒸(zheng)(zheng)(zheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi),或其他元素原子(zi)(zi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)等(deng)。原子(zi)(zi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)的(de)(de)(de)典(dian)型代(dai)表(biao)是(shi)He-Ne氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)。在(zai)分子(zi)(zi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)中(zhong),產(chan)(chan)生(sheng)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)是(shi)沒有電離(li)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)分子(zi)(zi),所(suo)采(cai)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)主(zhu)要分子(zi)(zi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)工(gong)作(zuo)(zuo)物(wu)質(zhi)(zhi)有CO2、CON2、H2和(he)(he)水(shui)蒸(zheng)(zheng)(zheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)等(deng)。分子(zi)(zi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)的(de)(de)(de)典(dian)型代(dai)表(biao)是(shi)二氧化碳(CO2)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)和(he)(he)氮分子(zi)(zi)(N2)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)。離(li)子(zi)(zi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)利用(yong)(yong)電離(li)化的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)離(li)子(zi)(zi)產(chan)(chan)生(sheng)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong),主(zhu)要的(de)(de)(de)有惰(duo)性氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)離(li)子(zi)(zi)和(he)(he)金屬蒸(zheng)(zheng)(zheng)汽(qi)離(li)子(zi)(zi),這方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)代(dai)表(biao)型器(qi)件(jian)是(shi)氬(ya)離(li)子(zi)(zi)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)、氪離(li)子(zi)(zi)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)等(deng)。氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)具有結構(gou)簡單、造價(jia)低、操作(zuo)(zuo)方(fang)便、工(gong)作(zuo)(zuo)介質(zhi)(zhi)均勻、光(guang)(guang)(guang)束質(zhi)(zhi)量好(hao)以及能(neng)長(chang)時(shi)間較穩定地(di)連(lian)續工(gong)作(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)優點。因此(ci),它(ta)是(shi)目前品種最(zui)多、應(ying)用(yong)(yong)最(zui)廣泛的(de)(de)(de)一類(lei)激(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)。市場占有率達(da)60%左右。
b.固(gu)體(ti)(ti)激(ji)光(guang)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。固(gu)體(ti)(ti)激(ji)光(guang)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)工作介(jie)質是在(zai)作為基質材料(liao)的(de)(de)晶體(ti)(ti)或玻璃中均勻摻(chan)入少量激(ji)活離子(zi),除了用紅寶(bao)石和玻璃外,常用的(de)(de)還有在(zai)釔鋁石榴(liu)石(YAG)晶體(ti)(ti)中摻(chan)人三(san)價奴離子(zi)(Nd3+)的(de)(de)激(ji)光(guang)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi),它發射1060nm的(de)(de)近(jin)紅外激(ji)光(guang)。固(gu)體(ti)(ti)激(ji)光(guang)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)連續功(gong)(gong)率一(yi)般可(ke)達1000W以上,脈沖峰值(zhi)功(gong)(gong)率可(ke)達109W。一(yi)般固(gu)體(ti)(ti)激(ji)光(guang)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)具有器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)件小、堅固(gu)、使用方便、輸出功(gong)(gong)率大的(de)(de)特點。近(jin)年來發展十分迅猛(meng)的(de)(de)光(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi),其工作物(wu)質是一(yi)段(duan)光(guang)纖(xian),光(guang)纖(xian)中摻(chan)雜(za)不同的(de)(de)元素。能夠產(chan)生波段(duan)范圍很(hen)寬的(de)(de)激(ji)光(guang)。
C.半(ban)(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器。半(ban)(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器以(yi)(yi)半(ban)(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)材(cai)料作(zuo)(zuo)(zuo)為工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)介質(zhi)(zhi),目(mu)前(qian)較(jiao)(jiao)成(cheng)熟的(de)(de)是砷(shen)化稼(jia)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器,發(fa)射(she)840nm的(de)(de)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)。另有摻鋁的(de)(de)砷(shen)化鎵(jia)、硫化鉻、硫化鋅(xin)等(deng)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器。半(ban)(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器的(de)(de)激(ji)(ji)(ji)勵(li)方(fang)式(shi)(shi)(shi)主(zhu)要有3種,即電(dian)(dian)注(zhu)(zhu)人式(shi)(shi)(shi)、光(guang)(guang)(guang)(guang)泵式(shi)(shi)(shi)和高(gao)能(neng)(neng)電(dian)(dian)子(zi)束激(ji)(ji)(ji)勵(li)式(shi)(shi)(shi)。電(dian)(dian)注(zhu)(zhu)人式(shi)(shi)(shi)半(ban)(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器一(yi)(yi)般是由(you)GaAs(砷(shen)化鎵(jia))、InAs(砷(shen)化姻)、InSb(銻化姻)等(deng)材(cai)料制成(cheng)的(de)(de)半(ban)(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)面結(jie)(jie)型(xing)(xing)(xing)二(er)極(ji)管,沿正向(xiang)偏(pian)壓(ya)注(zhu)(zhu)人電(dian)(dian)流進(jin)行激(ji)(ji)(ji)勵(li)。光(guang)(guang)(guang)(guang)泵式(shi)(shi)(shi)半(ban)(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器,一(yi)(yi)般用(yong)N型(xing)(xing)(xing)或(huo)P型(xing)(xing)(xing)半(ban)(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)單晶(jing)(如GaAs、 InSb等(deng))作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi),以(yi)(yi)其他激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器發(fa)出(chu)的(de)(de)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)作(zuo)(zuo)(zuo)光(guang)(guang)(guang)(guang)泵激(ji)(ji)(ji)勵(li)。高(gao)能(neng)(neng)電(dian)(dian)子(zi)束激(ji)(ji)(ji)勵(li)式(shi)(shi)(shi)半(ban)(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器,一(yi)(yi)般也是用(yong)N型(xing)(xing)(xing)或(huo)者P型(xing)(xing)(xing)半(ban)(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)單晶(jing)(如PbS, US, ZnO等(deng))作(zuo)(zuo)(zuo)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de),通過由(you)外部(bu)注(zhu)(zhu)人高(gao)能(neng)(neng)電(dian)(dian)子(zi)束進(jin)行激(ji)(ji)(ji)勵(li)。在半(ban)(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器件中,目(mu)前(qian)性(xing)能(neng)(neng)較(jiao)(jiao)好,應用(yong)較(jiao)(jiao)廣(guang)的(de)(de)是具(ju)有雙異質(zhi)(zhi)結(jie)(jie)構的(de)(de)電(dian)(dian)注(zhu)(zhu)人式(shi)(shi)(shi)GaAs二(er)極(ji)管激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器。半(ban)(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器體(ti)(ti)積小、質(zhi)(zhi)量輕(qing)、壽(shou)命長、結(jie)(jie)構簡單而堅固,特別適于在飛機、車輛、宇宙飛船上(shang)使用(yong)。20世紀70年代末期(qi),由(you)于光(guang)(guang)(guang)(guang)纖通信(xin)和光(guang)(guang)(guang)(guang)盤技術(shu)的(de)(de)發(fa)展大(da)大(da)推動了半(ban)(ban)(ban)導(dao)體(ti)(ti)激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器的(de)(de)發(fa)展。
②按波(bo)長分(fen)類。現有激光(guang)器(qi)覆蓋的波(bo)長范(fan)圍包括遠紅(hong)(hong)外(wai)、紅(hong)(hong)外(wai)、可見光(guang)、紫外(wai)直(zhi)到(dao)遠紫外(wai),最近還研制出(chu)了(le)X射(she)線激光(guang)器(qi)和正在(zai)開發(fa)的Y射(she)線激光(guang)器(qi)。
③按激(ji)勵方式分類。激(ji)光(guang)器按照不同激(ji)勵方式可分為光(guang)激(ji)勵(光(guang)源或紫外光(guang)激(ji)勵)、氣體放電激(ji)勵、化學反應激(ji)勵、核反應激(ji)勵等類型。
④按輸出方(fang)式不同(tong)分類。有連(lian)續激(ji)光(guang)(guang)、單脈(mo)沖(chong)(chong)激(ji)光(guang)(guang)、連(lian)續脈(mo)沖(chong)(chong)激(ji)光(guang)(guang)和超短脈(mo)沖(chong)(chong)激(ji)光(guang)(guang),其中脈(mo)沖(chong)(chong)激(ji)光(guang)(guang)的峰(feng)值功率可以非常大。
⑤按(an)激活(huo)介質的拉子結構不同分類。有(you)原子、離子、分子和自由(you)電子激光(guang)(guang)器。氦一氖激光(guang)(guang)器產生的激光(guang)(guang)是(shi)由(you)效原子發射(she)的,紅寶石(shi)激光(guang)(guang)器產生的激光(guang)(guang)則(ze)是(shi)由(you)鉻離子發射(she)的。另外還有(you)二氧化碳分子發射(she)的激光(guang)(guang)器。激光(guang)(guang)的頻率(lv)可以連續變化,而且可以覆蓋很(hen)寬的頻率(lv)范圍。
工作(zuo)物質不(bu)(bu)同(tong),產(chan)生的激光波長(chang)也不(bu)(bu)同(tong)。上述各式各樣激光器(qi)的出現,主要是為(wei)了(le)滿足(zu)不(bu)(bu)同(tong)的應用(yong)目的。目前我國使用(yong)最多(duo)(duo)的激光器(qi)主要有Co2氣(qi)體激光器(qi)和(he)Nd: YAG激光器(qi),另外近年來隨著大功率光纖激光器(qi)制造技術的發展,其在工業(ye)中(zhong)的應用(yong)也逐漸增多(duo)(duo)。