激光(guang)(guang)（laser）是“透(tou)(tou)過受激輻(fu)射產生(sheng)的光(guang)(guang)放(fang)大”（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的縮寫(xie)，指(zhi)透(tou)(tou)過刺激原子導致電子躍遷釋(shi)放(fang)輻(fu)射能量而產生(sheng)的增強光(guang)(guang)子束(shu)。相較(jiao)于(yu)其(qi)他類型的光(guang)(guang)，激光(guang)(guang)具有發散度(du)小(xiao)、亮度(du)高(gao)、單色性好、相干(gan)性好等一(yi)系(xi)列特點，因此(ci)被廣(guang)泛地運用于(yu)工業制造、信息通訊、生(sheng)物醫療、科研軍(jun)事等諸多領域，并(bing)在社會生(sheng)產活動中發揮了很重要的作用，激光(guang)(guang)也因此(ci)與計算(suan)機、原子能和半導體并(bing)稱(cheng)二(er)十世(shi)紀的新四(si)大發明。

激光器(qi)是利用受激輻(fu)射原理發射激光的(de)器(qi)件。

泵(beng)(beng)浦源是(shi)(shi)激光器(qi)的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)供(gong)給來源；增(zeng)益介質(zhi)(zhi)是(shi)(shi)激光器(qi)的(de)(de)(de)核心，會吸收泵(beng)(beng)浦源提供(gong)的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)并將激光放(fang)大；諧(xie)振(zhen)腔是(shi)(shi)兩面(mian)互(hu)相(xiang)平行(xing)的(de)(de)(de)鏡子，其作用是(shi)(shi)把光線在反(fan)射(she)鏡間來回反(fan)射(she)并多(duo)次(ci)經過增(zeng)益介質(zhi)(zhi)，因而在縮短(duan)工作物質(zhi)(zhi)長度的(de)(de)(de)同時還能(neng)達到放(fang)大激光功(gong)率的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。

通過光(guang)(guang)、電或(huo)其(qi)他辦法對物(wu)(wu)質進行(xing)激(ji)發(fa)，使得其(qi)中一(yi)部分粒子(zi)激(ji)發(fa)到(dao)能量較高的(de)(de)(de)狀(zhuang)態，當這(zhe)種狀(zhuang)態的(de)(de)(de)粒子(zi)數(shu)大于(yu)能量較低狀(zhuang)態的(de)(de)(de)粒子(zi)數(shu)時(shi)，由于(yu)受激(ji)輻(fu)(fu)射，物(wu)(wu)質就(jiu)能對某(mou)一(yi)波(bo)長的(de)(de)(de)光(guang)(guang)輻(fu)(fu)射產(chan)生放大作(zuo)用，也(ye)就(jiu)是這(zhe)種波(bo)長的(de)(de)(de)光(guang)(guang)輻(fu)(fu)射通過物(wu)(wu)質時(shi)，發(fa)射強度會放大，并與入(ru)射光(guang)(guang)波(bo)位(wei)、頻率和方向一(yi)致的(de)(de)(de)光(guang)(guang)輻(fu)(fu)射，這(zhe)種稱為激(ji)光(guang)(guang)放大器(qi)。

若把激發的物質放置于(yu)共(gong)振腔內，光輻(fu)射在(zai)共(gong)振腔內沿軸線方向(xiang)往復(fu)反射傳播，多次通過物質，光輻(fu)射被放大許多倍，形成一束強度大、方向(xiang)集(ji)中的激光，這(zhe)就(jiu)是激光振蕩器。

圖1.激光器結(jie)構和原理

激光器分類  

激光器可以按(an)照(zhao)泵浦方(fang)式、增益(yi)介質、工作方(fang)式、輸出功率、和輸出波長等不同維度(du)進行分類(lei)，具體分類(lei)方(fang)式如下所示：

（1）、按泵(beng)(beng)浦(pu)(pu)(pu)方(fang)式的(de)(de)不同，激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)主(zhu)要可以分為光(guang)(guang)(guang)泵(beng)(beng)浦(pu)(pu)(pu)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)、電泵(beng)(beng)浦(pu)(pu)(pu)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)、化學(xue)泵(beng)(beng)浦(pu)(pu)(pu)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)、熱(re)泵(beng)(beng)浦(pu)(pu)(pu)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)和核泵(beng)(beng)浦(pu)(pu)(pu)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)(qi)。一般而(er)言(yan)，不同類型的(de)(de)泵(beng)(beng)浦(pu)(pu)(pu)源是與激(ji)光(guang)(guang)(guang)晶體不同的(de)(de)吸收波長相(xiang)適應的(de)(de)。

（2）、按(an)照增(zeng)益(yi)介質(zhi)的(de)(de)(de)不同，可以分為液體(ti)激(ji)(ji)光器(qi)(qi)、氣(qi)體(ti)激(ji)(ji)光器(qi)(qi)和固體(ti)激(ji)(ji)光器(qi)(qi)（光纖、半導體(ti)、全固態、混合(he)），其中光纖激(ji)(ji)光器(qi)(qi)由于增(zeng)益(yi)介質(zhi)較(jiao)為特(te)殊且占(zhan)有較(jiao)高的(de)(de)(de)市場份額(e)，學術及(ji)生產實踐中一般會將其與其他固體(ti)激(ji)(ji)光器(qi)(qi)單獨區分開。目前發現可做增(zeng)益(yi)介質(zhi)的(de)(de)(de)物質(zhi)有近千種，常(chang)見的(de)(de)(de)有摻(chan)稀土(tu)元素(su)光纖、染料、惰性氣(qi)體(ti)、二(er)氧(yang)化(hua)碳、摻(chan)釹釔(yi)鋁石(shi)榴石(shi)（YAG）和鈦藍(lan)寶石(shi)等。每類(lei)增(zeng)益(yi)介質(zhi)激(ji)(ji)光器(qi)(qi)具有不同的(de)(de)(de)特(te)點，不同的(de)(de)(de)增(zeng)益(yi)介質(zhi)決定(ding)了激(ji)(ji)光波長等參數。

固(gu)體激光(guang)器(qi)與光(guang)纖激光(guang)器(qi)是目前(qian)市場(chang)上(shang)應用(yong)(yong)廣泛(fan)的(de)(de)兩類(lei)主流(liu)激光(guang)器(qi)，但兩者的(de)(de)加(jia)工(gong)特點和(he)應用(yong)(yong)場(chang)景有著較(jiao)大的(de)(de)差異，屬(shu)于(yu)(yu)(yu)并行發(fa)展(zhan)、難(nan)以相互(hu)替代的(de)(de)兩類(lei)不(bu)同(tong)的(de)(de)技術路線。整體而言，光(guang)纖激光(guang)器(qi)由(you)于(yu)(yu)(yu)其平(ping)均功(gong)率高(gao)、熱(re)效(xiao)應強的(de)(de)特點，被廣泛(fan)地應用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)宏(hong)觀加(jia)工(gong)領 域的(de)(de)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)(liao)切割、焊接、鉆孔、燒(shao)結等；而固(gu)體激光(guang)器(qi)則具有峰值(zhi)功(gong)率高(gao)、熱(re)效(xiao)應小(xiao)、加(jia)工(gong)精度高(gao)的(de)(de)特點，一(yi)般主要用(yong)(yong)于(yu)(yu)(yu)薄性(xing)、脆性(xing)材(cai)料(liao)(liao)和(he)非(fei)金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)精細微加(jia)工(gong)領域。

（3）、按工(gong)作方式的不同(tong)，激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)可(ke)分為連(lian)續激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)和脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)。連(lian)續激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)可(ke)以(yi)(yi)在(zai)較長一(yi)段時(shi)間內連(lian)續輸出(chu)(chu)，熱(re)效(xiao)應高(gao)(gao)。脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)以(yi)(yi)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)形式輸出(chu)(chu)， 主要特點是峰值功率(lv)高(gao)(gao)，熱(re)效(xiao)應小；根據脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)時(shi)間長短(duan)(duan)(duan)，脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)可(ke)進一(yi)步 分為長脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)（毫秒、微秒）、短(duan)(duan)(duan)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)（納秒）、超短(duan)(duan)(duan)脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)（皮(pi)秒、飛秒）激(ji)(ji)光(guang)(guang)器(qi)，一(yi)般而言，脈(mo)(mo)(mo)沖(chong)(chong)(chong)寬度越(yue)窄、波(bo)長越(yue)短(duan)(duan)(duan)，可(ke)實(shi)現的加工(gong)精度越(yue)高(gao)(gao)。

（4）、按(an)照(zhao)輸出功率(lv)的(de)不同，可(ke)以將光纖(xian)激(ji)光器分為小功率(lv)（0-1kW）、中(zhong)功率(lv)（1kW-3kW）、高功率(lv)（3kW-6kW 以上）。而對于主(zhu)要應用在精細微加工領域的(de)固體激(ji)光器，實踐中(zhong)一般將 10W 以下的(de)歸類(lei)為低功率(lv)，10W 以上為中(zhong)高功率(lv)。不同功率(lv)的(de)激(ji)光器適應的(de)應用場(chang)景各不同。

（5）、按輸出波長的(de)不(bu)(bu)(bu)同，激(ji)光(guang)(guang)器(qi)可分為紅(hong)外(wai)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)、可見光(guang)(guang)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)、紫外(wai)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)等。不(bu)(bu)(bu)同結構的(de)物質(zhi)可吸收的(de)光(guang)(guang)波長范圍不(bu)(bu)(bu)同，因此需要各個(ge)波長的(de)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)應(ying)用于不(bu)(bu)(bu)同材料的(de)精細(xi)加工。

圖2.激光器的分類

激(ji)光器(qi)不同種(zhong)類(lei)的優缺點及應用(yong) 

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