激光器种类及特点

激光器可以按照泵浦方式、增益介质、工作方式、输出功率、输出波长等不同维度进行分类，以下是各类激光器的种类及特点：

一、按泵浦方式分类

1.光泵浦激光器：利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转，如红宝石激光器、染料激光器等。优点是泵浦效率较高，可获得较高的激光输出功率;缺点是需要额外的光源作为泵浦源，增加了系统的复杂性和成本。

2.电泵浦激光器：通过电极施加电压，使电流通过工作物质，利用电流产生的能量激发粒子实现粒子数反转，如半导体激光器、部分气体激光器等。优点是结构相对简单，易于控制和调节;缺点是电光转换效率相对较低，且在高功率输出时可能会产生较大的热效应。

3.化学泵浦激光器：利用化学反应释放的能量对工作物质进行激励，如化学激光器。优点是输出功率极高，可产生高强度的激光脉冲;缺点是化学反应释放大量卤化物，需使用散热装置才能保证反应持续进行，且反应级慢，成本较高。

4.热泵浦激光器：利用热能激发工作物质，如某些固体激光器。优点是泵浦源简单，成本较低;缺点是热效应较大，对工作物质的热稳定性要求较高，且激光输出功率相对较低。

5.核泵浦激光器：利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质，如核泵浦氦氩激光器等。优点是可产生高能量、高功率的激光;缺点是技术复杂，安全性要求高，且核废料处理困难。

二、按增益介质分类

固体激光器：工作介质是绝缘晶体，一般采用光泵浦激励。如红宝石激光器、钕玻璃激光器、掺钕钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器等。优点是功率大、结构紧凑、使用方便;缺点是能量转换效率较低，热效应较大，对工作物质的制备要求较高。

1.气体激光器：以气体或蒸气作为增益介质，根据增益介质的不同，分为原子(如He-Ne)、分子(如CO2)、离子(如Ar+)激光器等。优点是种类多，波长分布区域宽，频率稳定性好，可实现最大功率连续输出，结构简单，造价低，转换效率高;缺点是介质密度低，通常比其他类型的激光器大，且气体激光器的维护成本相对较高。

2.液体激光器：以液体染料作为增益介质，将其以特定浓度溶解在溶剂中制成。优点是输出的激光波长在很广范围内连续可调，可产生超短脉冲，输出激光谱线窄，输出功率高;缺点是介质寿命短，输出功率受限，目前基本被钵蓝宝石等波长可调的固体激光器取代。

3.半导体激光器：以半导体材料作为激光增益介质，如砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)等。优点是体积小、重量轻、成本低、可批量生产，能量转换效率高，波长范围广，寿命长，易于调制;缺点是发散角大，单色性差，光束质量相对较差。

4.光纤激光器：用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质。优点是光束质量好，易于获得单横模输出，且受外界因素影响很小，能够实现高亮度的激光输出;输出激光波长多，稀土离子能级非常丰富及其稀土离子种类多;高效率，商业化光纤激光器的总体电光效率高达25%;散热特性好，玻璃材料具有极低的体积面积比，散热快、损耗低;结构紧凑，可靠性高，谐振腔内无光学镜片，具有免调节、免维护、高稳定性的优点;制造成本低，玻璃光纤制造成本低、技术成熟及其光纤的可绕性所带来的小型化、集约化优势。

三、按工作方式分类

1.连续激光器：工作物质的激励和相应的激光输出，可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行。优点是输出功率稳定，可实现高功率连续输出;缺点是热效应较大，对冷却系统要求较高，且在一些对热敏感的材料加工中可能会产生不良影响。

2.脉冲激光器：以脉冲形式输出，主要特点是峰值功率高，热效应小。根据脉冲时间长短，可进一步分为长脉冲(毫秒、微秒)、短脉冲(纳秒)、超短脉冲(皮秒、飞秒)激光器。优点是可实现高精度加工，对材料的热影响小，适用于对热敏感的材料加工;缺点是脉冲能量和功率的稳定性相对较差，且对脉冲控制技术要求较高。

四、按输出功率分类

1.小功率激光器：输出功率一般在0-1kW，如部分半导体激光器、低功率的气体激光器等。优点是体积小、成本低、易于携带和使用;缺点是输出功率较低，适用于一些对功率要求不高的应用领域，如激光指示、激光通信、激光测量等。

2.中功率激光器：输出功率在1kW-3kW，如中功率的光纤激光器、固体激光器等。优点是功率适中，可满足大多数工业加工和科研应用的需求;缺点是相比高功率激光器，其加工效率和处理能力相对较低。

3.高功率激光器：输出功率在3kW以上，如高功率的光纤激光器、二氧化碳激光器等。优点是可实现高功率密度的激光输出，适用于对功率要求较高的应用领域，如激光切割、焊接、熔覆等;缺点是设备成本高，对冷却系统和电源的要求较高，且在高功率输出时可能会产生较大的热效应和光束质量下降的问题。

五、按输出波长分类

1.红外激光器：输出波长范围处于0.76-3微米，如光纤激光器、部分气体激光器等。优点是波长较长，可实现远距离传输和大功率输出，且对人眼的安全性相对较高;缺点是波长较长，对材料的吸收率相对较低，加工效率可能受到一定影响。

2.可见光激光器：输出波长范围处于380纳米-780纳米，如红宝石激光器、氦氖激光器、氩离子激光器、氪离子激光器等。优点是波长处于可见光范围，可直接观察到激光束，便于调试和使用;缺点是波长较短，对材料的吸收率相对较高，但在一些对热敏感的材料加工中可能会产生不良影响。

3.紫外激光器：输出波长范围处于200纳米-400纳米，如氮分子激光器、氟化氙准分子激光器、氟化氪(Krf)准分子激光器等。优点是波长较短，可实现高精度加工，对材料的热影响小，适用于对热敏感的材料加工;缺点是波长较短，对材料的吸收率相对较高，且紫外激光对人体和环境的危害较大，需要采取严格的防护措施。

审核编辑 黄宇