激光（laser）是“透過受激輻射產(chǎn)生的光放大”（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的縮寫，指透過刺激原子導(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)揮了極其重要的作用，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，其作用是把光線在反射鏡間來回反射并多次經(jīng)過增益介質(zhì)，因而在縮短工作物質(zhì)長度的同時(shí)還能達(dá)到放大激光功率的目的。

通過光、電或其他辦法對物質(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)就能對某一波長的光輻射產(chǎn)生放大作用，也就是這種波長的光輻射通過物質(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)沿軸線方向往復(fù)反射傳播，多次通過物質(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。

圖1.激光器結(jié)構(gòu)和原理

激光器分類

激光器可以按照泵浦方式、增益介質(zhì)、工作方式、輸出功率、和輸出波長等不同維度進(jìn)行分類，具體分類方式如下所示：

（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，不同類型的泵浦源是與激光晶體不同的吸收波長相適應(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。目前發(fā)現(xiàn)可做增益介質(zhì)的物質(zhì)有近千種，常見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)決定了激光波長等參數(shù)。

固體激光器與光纖激光器是目前市場上應(yīng)用最為廣泛的兩類主流激光器，但兩者的加工特點(diǎn)和應(yīng)用場景有著較大的差異，屬于并行發(fā)展、難以相互替代的兩類不同的技術(shù)路線。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。

圖2.激光器的分類

（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)?。桓鶕?jù)脈沖時(shí)間長短，脈沖激光器可進(jìn)一步 分為長脈沖（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)用場景各不同。

（5）、按輸出波長的不同，激光器可分為紅外激光器、可見光激光器、紫外激光器等。不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)可吸收的光波長范圍不同，因此需要各個(gè)波長的激光器應(yīng)用于不同材料的精細(xì)加工。

審核編輯：湯梓紅