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激光器種類(lèi)和原理
來(lái)源： 閱讀：466 發(fā)布時(shí)間：2023-03-30 13:25:06
激光器種類(lèi)和原理
相信大家都對(duì)以下名詞并不陌生：光纖激光器、連續(xù)激光器、YAG激光器、納秒激光器等。各種類(lèi)型、各種名稱(chēng)的激光器應(yīng)接不暇，讓人眼花繚亂，而且還記不住。
今天，我們帶大家系統(tǒng)地把這個(gè)激光器好好分類(lèi)一下，有需要的朋友建議好好收藏。

什么是激光器 

激光（laser）是“透過(guò)受激輻射產(chǎn)生的光放大”（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的縮寫(xiě)，指透過(guò)刺激原子導(dǎo)致電子躍遷釋放輻射能量而產(chǎn)生的增強(qiáng)光子束。相較于其他類(lèi)型的光，激光具有發(fā)散度小、亮度高、單色性好、相干性好等一系列特點(diǎn)，因此被廣泛地運(yùn)用于工業(yè)制造、信息通訊、生物醫(yī)療、科研軍事等諸多領(lǐng)域，并在社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)中發(fā)揮了重要的作用，激光也因此與計(jì)算機(jī)、原子能和半導(dǎo)體并稱(chēng)二十世紀(jì)的新四大發(fā)明。
激光器是利用受激輻射原理發(fā)射激光的器件。
泵浦源是激光器的能量供給來(lái)源；增益介質(zhì)是激光器的核心，會(huì)吸收泵浦源提供的能量并將激光放大；諧振腔是兩面互相平行的鏡子，其作用是把光線(xiàn)在反射鏡間來(lái)回反射并多次經(jīng)過(guò)增益介質(zhì)，因而在縮短工作物質(zhì)長(zhǎng)度的同時(shí)還能達(dá)到放大激光功率的目的。
通過(guò)光、電或其他辦法對(duì)物質(zhì)進(jìn)行激發(fā)，使得其中一部分粒子激發(fā)到能量較高的狀態(tài)，當(dāng)這種狀態(tài)的粒子數(shù)大于能量較低狀態(tài)的粒子數(shù)時(shí)，由于受激輻射，物質(zhì)就能對(duì)某一波長(zhǎng)的光輻射產(chǎn)生放大作用，也就是這種波長(zhǎng)的光輻射通過(guò)物質(zhì)時(shí)，發(fā)射強(qiáng)度會(huì)放大，并與入射光波位、頻率和方向一致的光輻射，這種稱(chēng)為激光放大器。
若把激發(fā)的物質(zhì)放置于共振腔內(nèi)，光輻射在共振腔內(nèi)沿軸線(xiàn)方向往復(fù)反射傳播，多次通過(guò)物質(zhì)，光輻射被放大許多倍，形成一束強(qiáng)度大、方向集中的激光，這就是激光振蕩器。
激光器結(jié)構(gòu)和原理

激光器分類(lèi)

激光器可以按照泵浦方式、增益介質(zhì)、工作方式、輸出功率、和輸出波長(zhǎng)等不同維度進(jìn)行分類(lèi)，具體分類(lèi)方式如下所示：
（1）、按泵浦方式的不同，激光器主要可以分為光泵浦激光器、電泵浦激光器、化學(xué)泵浦激光器、熱泵浦激光器和核泵浦激光器。一般而言，不同類(lèi)型的泵浦源是與激光晶體不同的吸收波長(zhǎng)相適應(yīng)的。
（2）、按照增益介質(zhì)的不同，可以分為液體激光器、氣體激光器和固體激光器（光纖、半導(dǎo)體、全固態(tài)、混合），其中光纖激光器由于增益介質(zhì)較為特殊且占有較高的市場(chǎng)份額，學(xué)術(shù)及生產(chǎn)實(shí)踐中一般會(huì)將其與其他固體激光器單獨(dú)區(qū)分開(kāi)。目前發(fā)現(xiàn)可做增益介質(zhì)的物質(zhì)有近千種，常見(jiàn)的有摻稀土元素光纖、染料、惰性氣體、二氧化碳、摻釹釔鋁石榴石（YAG）和鈦藍(lán)寶石等。每類(lèi)增益介質(zhì)激光器具有不同的特點(diǎn)，不同的增益介質(zhì)決定了激光波長(zhǎng)等參數(shù)。
固體激光器與光纖激光器是目前市場(chǎng)上應(yīng)用廣泛的兩類(lèi)主流激光器，但兩者的加工特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景有著較大的差異，屬于并行發(fā)展、難以相互替代的兩類(lèi)不同的技術(shù)路線(xiàn)。整體而言，光纖激光器由于其平均功率高、熱效應(yīng)強(qiáng)的特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于宏觀加工領(lǐng) 域的金屬材料切割、焊接、鉆孔、燒結(jié)等；而固體激光器則具有峰值功率高、熱效應(yīng)小、加工精度高的特點(diǎn)，一般主要用于薄性、脆性材料和非金屬材料的精細(xì)微加工領(lǐng)域。
（3）、按工作方式的不同，激光器可分為連續(xù)激光器和脈沖激光器。連續(xù)激光器可以在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)輸出，熱效應(yīng)高。脈沖激光器以脈沖形式輸出， 主要特點(diǎn)是峰值功率高，熱效應(yīng)??；根據(jù)脈沖時(shí)間長(zhǎng)短，脈沖激光器可進(jìn)一步 分為長(zhǎng)脈沖（毫秒、微秒）、短脈沖（納秒）、超短脈沖（皮秒、飛秒）激光器，一般而言，脈沖寬度越窄、波長(zhǎng)越短，可實(shí)現(xiàn)的加工精度越高。
（4）、按照輸出功率的不同，可以將光纖激光器分為小功率（0-1kW）、中功率（1kW-3kW）、高功率（3kW-6kW 以上）。而對(duì)于主要應(yīng)用在精細(xì)微加工領(lǐng)域的固體激光器，實(shí)踐中一般將 10W 以下的歸類(lèi)為低功率，10W 以上為中高功率。不同功率的激光器適應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景各不同。
（5）、按輸出波長(zhǎng)的不同，激光器可分為紅外激光器、可見(jiàn)光激光器、紫外激光器等。不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)可吸收的光波長(zhǎng)范圍不同，因此需要各個(gè)波長(zhǎng)的激光器應(yīng)用于不同材料的精細(xì)加工。
激光器的分類(lèi)

激光器不同種類(lèi)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用

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