激光器分类 固体激光器与气体激光器

激光器的分类

许多不同种类的激光器和激光系统。问题在于如何针对具体应用，选择最合适的激光技术，以提供最好的解决方案。事实上，没有哪种激光技术可以覆盖所有的需求，即便未来的发展也不能改变这个事实：选择使用哪种激光器是由具体应用来决定的。这归结于对于给定的任务，利用什么样的激光器能得到最好的结果。如今中国的激光器市场上有固体激光器，半导体激光器和 CO2 激光器——它们都或多或少适合于不同的应用，以不同的方式满足主要的购买标准。

CO2激光器

由于其可靠性以及耐久性，数以万计的 CO2 激光器在全球范围内被广泛使用。其中绝大部分用于切割和焊接。CO2 激光器的波长为 10.6 µm，处在远红外波谱。它具有以下优点：功率范围宽（10 W-20,000 W）；光束质量好（M2 从 1.1 到 5.0）；

CO2 激光增益介质是氦气，氮气和 CO2 的混合物。氦气和氮气是辅助气体，它们辅助 CO2 分子产生激光。气体混合物中，高压直流或者高频交流激励气体放电，导致 CO2 分子从基态跃迁到激光上能级。随后 CO2 分子转移到激光下能级，辐射出波长为 10.6 µm 的激光。这个过程中释放出热量，惰性气体氦原子通过撞击 CO2 分子吸热和散热，使得激光下能级的粒子数加速下降，提高稳定性。

固体激光器

固体激光器在 20 世纪 70 年代就较大规模地应用于工业生产，非常适用于精密机械加工。它们最早用于焊接机械表中精致的弹簧或者珠宝钻孔。最初的设计采用圆柱或者是块状结构，但是热透镜影响比较明显。为了提高固体激光器的输出功率和光束质量，研究人员设计了各种增益介质的几何形状。其中主要的两种方案是用光纤和碟片取代圆棒结构

光纤激光器和碟片激光器都采用半导体激光器作为泵浦源，都可以产生数万瓦的激光功率和优异的光束质量。在工业激光材料加工中扮演着越来越重要的角色。由于碟片激光器的特殊结构设计，更高功率密度的短与超短脉冲激光器也在精细激光加工应用领域发挥着重要的作用。

直接半导体激光器

半导体激光器是非常紧凑以及光束质量稳定的光源。半导体既是增益介质也是谐振腔。半导体激光器没有任何可以移动的部分，因此很难出现偏差。它的光电转换效率高达 65%，远高于其他的光源。另外一个优点是电流和功率有着直接的关系。即使电流阈值很低时，设备也可以发出激光。半导体激光能够快速地产生脉冲，产生太赫兹甚至更高的光信号。这使得半导体激光器在信息技术的应用中很受欢迎。

随着半导体激光功率扩展方法的不断出现，半导体激光器作为固体激光器的泵浦源以及直接应用于材料加工正变得越来越重要。