激(ji)(ji)光(guang)(guang)（laser）是“透過(guo)受激(ji)(ji)輻射產(chan)生(sheng)的光(guang)(guang)放大”（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的縮寫，指透過(guo)刺激(ji)(ji)原(yuan)子(zi)導致電子(zi)躍遷釋放輻射能量而產(chan)生(sheng)的增強光(guang)(guang)子(zi)束(shu)。相(xiang)較于其他類型(xing)的光(guang)(guang)，激(ji)(ji)光(guang)(guang)具有發(fa)散度小、亮度高、單色性好(hao)、相(xiang)干性好(hao)等(deng)一系列特(te)點(dian)，因此被(bei)廣泛地(di)運用(yong)于工(gong)業(ye)制造(zao)、信息通訊、生(sheng)物醫療(liao)、科研軍(jun)事等(deng)諸多領域，并(bing)在(zai)社會生(sheng)產(chan)活動中(zhong)發(fa)揮了很(hen)重要的作用(yong)，激(ji)(ji)光(guang)(guang)也因此與計算機、原(yuan)子(zi)能和半導體并(bing)稱二(er)十世紀(ji)的新四大發(fa)明(ming)。
激(ji)光(guang)器是(shi)利用(yong)受激(ji)輻(fu)射原理發射激(ji)光(guang)的器件。
泵浦源是激光器的(de)能量供給來源；增(zeng)益介質(zhi)是激光器的(de)核心(xin)，會吸收泵浦源提(ti)供的(de)能量并將激光放大(da)；諧振腔是兩面互相平行的(de)鏡(jing)(jing)子，其(qi)作(zuo)(zuo)用是把(ba)光線在反射鏡(jing)(jing)間來回反射并多次經過增(zeng)益介質(zhi)，因(yin)而在縮短(duan)工作(zuo)(zuo)物質(zhi)長度的(de)同時(shi)還能達到放大(da)激光功率(lv)的(de)目的(de)。
通過光、電或其他辦法(fa)對物(wu)質(zhi)進行激發，使得其中一部分(fen)粒(li)子激發到能(neng)量較高的(de)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)，當這種(zhong)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)的(de)粒(li)子數(shu)(shu)大(da)于能(neng)量較低狀(zhuang)(zhuang)態(tai)的(de)粒(li)子數(shu)(shu)時，由于受激輻(fu)射，物(wu)質(zhi)就能(neng)對某一波(bo)長(chang)的(de)光輻(fu)射產生放大(da)作用，也就是這種(zhong)波(bo)長(chang)的(de)光輻(fu)射通過物(wu)質(zhi)時，發射強(qiang)度會放大(da)，并與入射光波(bo)位(wei)、頻率和方向一致的(de)光輻(fu)射，這種(zhong)稱為激光放大(da)器(qi)。
若把(ba)激發的物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)放(fang)置于共(gong)(gong)振(zhen)腔內，光(guang)輻(fu)射在(zai)共(gong)(gong)振(zhen)腔內沿軸線方向(xiang)往復反射傳(chuan)播，多(duo)(duo)次通過物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)，光(guang)輻(fu)射被放(fang)大(da)許多(duo)(duo)倍，形成一束(shu)強度(du)大(da)、方向(xiang)集中的激光(guang)，這就是激光(guang)振(zhen)蕩(dang)器(qi)。
圖1.激光器(qi)結構和原理
激光器分類
激光器(qi)可以按照泵浦方式、增益介(jie)質、工(gong)作方式、輸出(chu)(chu)功率、和輸出(chu)(chu)波(bo)長等不同維度進行(xing)分(fen)(fen)類，具體分(fen)(fen)類方式如下所示：
（1）、按泵(beng)(beng)(beng)浦(pu)(pu)方式(shi)的不同(tong)，激(ji)光(guang)器主要可以分為光(guang)泵(beng)(beng)(beng)浦(pu)(pu)激(ji)光(guang)器、電泵(beng)(beng)(beng)浦(pu)(pu)激(ji)光(guang)器、化學泵(beng)(beng)(beng)浦(pu)(pu)激(ji)光(guang)器、熱泵(beng)(beng)(beng)浦(pu)(pu)激(ji)光(guang)器和核泵(beng)(beng)(beng)浦(pu)(pu)激(ji)光(guang)器。一(yi)般(ban)而言，不同(tong)類型(xing)的泵(beng)(beng)(beng)浦(pu)(pu)源是與激(ji)光(guang)晶體不同(tong)的吸(xi)收波(bo)長相(xiang)適應的。
（2）、按照增益(yi)介質(zhi)的(de)不同(tong)(tong)，可以分為(wei)液體激光(guang)(guang)器、氣(qi)體激光(guang)(guang)器和(he)固(gu)體激光(guang)(guang)器（光(guang)(guang)纖(xian)、半導體、全固(gu)態、混合(he)），其中光(guang)(guang)纖(xian)激光(guang)(guang)器由于增益(yi)介質(zhi)較為(wei)特殊且占有(you)較高(gao)的(de)市場份額，學術及生(sheng)產實(shi)踐中一(yi)般會將其與(yu)其他(ta)固(gu)體激光(guang)(guang)器單獨(du)區分開。目前發現可做增益(yi)介質(zhi)的(de)物質(zhi)有(you)近(jin)千種，常見(jian)的(de)有(you)摻稀土元(yuan)素光(guang)(guang)纖(xian)、染料、惰性氣(qi)體、二氧化碳、摻釹釔鋁石榴石（YAG）和(he)鈦藍寶石等。每類增益(yi)介質(zhi)激光(guang)(guang)器具有(you)不同(tong)(tong)的(de)特點(dian)，不同(tong)(tong)的(de)增益(yi)介質(zhi)決定了(le)激光(guang)(guang)波(bo)長等參數。
固(gu)體(ti)(ti)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)與(yu)光(guang)(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)是目前市場上應用(yong)廣(guang)(guang)泛(fan)的兩(liang)(liang)類(lei)主流激(ji)光(guang)(guang)器(qi)，但兩(liang)(liang)者的加(jia)工(gong)(gong)特(te)點(dian)和應用(yong)場景有(you)著較大的差異，屬于并行(xing)發展、難以相互替代的兩(liang)(liang)類(lei)不同的技術路(lu)線。整體(ti)(ti)而(er)言，光(guang)(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)由于其(qi)平均功率(lv)高、熱效應強(qiang)的特(te)點(dian)，被廣(guang)(guang)泛(fan)地應用(yong)于宏觀加(jia)工(gong)(gong)領(ling) 域的金屬材料(liao)切割、焊接、鉆孔、燒結等；而(er)固(gu)體(ti)(ti)激(ji)光(guang)(guang)器(qi)則具有(you)峰值(zhi)功率(lv)高、熱效應小、加(jia)工(gong)(gong)精度(du)高的特(te)點(dian)，一(yi)般主要用(yong)于薄性(xing)、脆性(xing)材料(liao)和非金屬材料(liao)的精細微加(jia)工(gong)(gong)領(ling)域。
（3）、按工(gong)作(zuo)方式的不同，激(ji)(ji)光(guang)(guang)器可分(fen)為連(lian)續激(ji)(ji)光(guang)(guang)器和脈(mo)沖(chong)(chong)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器。連(lian)續激(ji)(ji)光(guang)(guang)器可以在較長(chang)一(yi)段(duan)時(shi)間內(nei)連(lian)續輸出(chu)，熱(re)(re)效(xiao)應高。脈(mo)沖(chong)(chong)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器以脈(mo)沖(chong)(chong)形式輸出(chu)， 主(zhu)要特點是(shi)峰(feng)值功率高，熱(re)(re)效(xiao)應小；根據脈(mo)沖(chong)(chong)時(shi)間長(chang)短，脈(mo)沖(chong)(chong)激(ji)(ji)光(guang)(guang)器可進一(yi)步(bu) 分(fen)為長(chang)脈(mo)沖(chong)(chong)（毫秒、微(wei)秒）、短脈(mo)沖(chong)(chong)（納秒）、超短脈(mo)沖(chong)(chong)（皮(pi)秒、飛秒）激(ji)(ji)光(guang)(guang)器，一(yi)般而言，脈(mo)沖(chong)(chong)寬度(du)越窄、波長(chang)越短，可實現的加工(gong)精(jing)度(du)越高。
（4）、按(an)照輸出功(gong)率(lv)(lv)的(de)不同，可(ke)以(yi)(yi)(yi)將光(guang)(guang)(guang)纖(xian)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)分(fen)為小功(gong)率(lv)(lv)（0-1kW）、中(zhong)(zhong)功(gong)率(lv)(lv)（1kW-3kW）、高功(gong)率(lv)(lv)（3kW-6kW 以(yi)(yi)(yi)上）。而(er)對于主要應(ying)用(yong)在精細微加工領域的(de)固體激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)，實踐中(zhong)(zhong)一般將 10W 以(yi)(yi)(yi)下的(de)歸類為低功(gong)率(lv)(lv)，10W 以(yi)(yi)(yi)上為中(zhong)(zhong)高功(gong)率(lv)(lv)。不同功(gong)率(lv)(lv)的(de)激(ji)光(guang)(guang)(guang)器(qi)適應(ying)的(de)應(ying)用(yong)場景各不同。
（5）、按輸出波長(chang)的不同(tong)(tong)，激光(guang)器(qi)可分為紅外(wai)激光(guang)器(qi)、可見光(guang)激光(guang)器(qi)、紫外(wai)激光(guang)器(qi)等。不同(tong)(tong)結(jie)構的物(wu)質可吸收的光(guang)波長(chang)范(fan)圍(wei)不同(tong)(tong)，因此需要各(ge)個波長(chang)的激光(guang)器(qi)應用于不同(tong)(tong)材料的精細加工。
圖2.激光器的分類
激光器不同(tong)種類的優缺點及應用(yong)
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