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激光器

什么是激光器，激光器的种类和分类都有哪些？

目前常见的激光器种类，激光器分类按工作介质分气体激光器、固体激光器、半导体激光器、光纤激光器和染料激光器5大类，近来还发展了自由电子激光器。大功率激光器通常都脉冲方式输出已获得较大的峰值功率。

单脉冲激光指的是几分钟才输出一个脉冲的激光，重频激光指的是每分钟输出几次到每秒输出数百次甚至更高的激光。

一、气体激光器

1.He-Ne激光器:典型的惰性气体原子激光器，输出连续光，谱线有63

2.8nm(常用)， 1015nm，3390nm，近来又向短波延伸。这种激光器输出地功率大能达到1W，但光束质量很好，主要用于精密测量，检测，准直，导向，水中照明，信息处理，及光学研究等方面。

2.Ar离子激光器:典型的惰性气体离子激光器，是利用气体放电试管内原子电离并激发，在离子激发态能级间实现粒子数反转而产生激光。它发射的激光谱线在可见光和紫外区域，在可见光区它是输出连续功率高的器件，商品化的高也达30-50W。它的能量转换率高可达0.6%，频率稳定度在3E-11，寿命**过1000h，光谱在蓝绿波段(488/514.5)，功率大，主要用于拉曼光谱、泵浦染料激光、全息、非线性光学等研究领域以及诊断、打印分色、计量测定材料加工及信息处理等方面。

3.CO2激光器:波长为9~12um(典型波长10.6um)的CO2激光器因其效率高，光束质量好，功率范围大(几瓦之几万瓦)，既能连续又能脉冲等多优点成为气体激光器中重要的，用途较广泛的一种激光器。主要用于材料加工，科学研究，检测*等方面。常用形式有:封离型纵向电激励二氧化碳激光器、TEA二氧化碳激光器、轴快流高功率二氧化碳激光器、横流高功率二氧化碳激光器。

4.N2分子激光器:气体激光器，输出紫外光，峰值功率可达数十兆瓦，脉宽小于10ns，重复频率为数十至数千赫，作可调谐燃料激光器的泵浦源，也可用于荧光分析，检测污染等方面。

5.准分子激光器:以准分子为工作物质的一类气体激光器件。常用电子束(能量大于200千电子伏特)或横向快速脉冲放电来实现激励。当受激态准分子的不稳定分子键断裂而离解成基态原子时，受激态的能量以激光辐射的形式放出。准分子激光物质具有低能态的排斥性，可以把它有效地抽空，故无低态吸收与能量亏损，粒子数反转很容易，增益大，转换效率高，重复率高，辐射波长短，主要在紫外和真空紫外(少数延伸至可见光)区域振荡，调谐范围较宽。它在分离同位素，东莞半导体激光器，紫外光化学，激光光谱学，快速摄影，东莞光纤激光器厂家，高分辨率全息术，激光，物质结构研究，光通信，遥感，东莞激光器生产企业，集成光学，非线性光学，农业，医学，生物学以及泵浦可调谐染料激光器等方面已获得比较广泛的应用，而且可望发展成为用于核聚变的激光器件。

4. “隐身”和“变色”激光器

　　另外还有两种较为特殊的激光器。一种是二氧化碳激光器，可称“隐身人”，因为它发出的激光波长为10.6微米，“身”处红外区，肉眼不能觉察，它的工作方式有连续、脉冲两种。连接方式产生的激光功率可达20千瓦以上。脉冲方式产生的波长10.6微米激光也是较强大的一种激光。人们已用它来“打”出原子核中的中子。二氧化碳激光器的出现是激光发展中的重大进展，也是光和核聚变研究中的重大成果。较普通的二氧化碳激光器是一支长1米左右的放电管。它的一端贴上镀金反射镜片，另一端贴一块能让10.6微米红外光通过的锗平面镜片作为红外激光输出镜。一般的玻璃镜片不让这种红外光通过，所以个能做输出镜。放电管放电时发出粉红色的自发辐射光，它产生的激光是看不见的，在砖上足以把砖头烧到发出耀眼的白光。做实验时，一不小心就会把自己的衣服烧坏，的皮肤碰到了也要，所以这种激光器上都贴着“危险”的标记，操作时要特别留神。

　　5.近红外光谱仪

　　近红外光谱仪专为满足实际应用的挑战而设计的，具有**的性能、长期稳定性、结构紧凑和**低功耗的优点。

　　二氧化碳激光器形式很多。放电管长的达200多米，要占据很大的场地。科学家想出办法，将笔直的放电管弯成来回转折的形状，或是把放电管叠起来安装，将它们的实际长度压缩到20米左右；为了使激光器的光路不受振动的影响，整个器件安放在地下室粗大的管道内。后来发明的一种称为横向流动的二氧化碳激光器，长度缩到只有一张大办公桌那样长短，能射出几千瓦功率的激光。这样的激光器已被许多汽车拖拉机厂用来加工大型零件。输出功率更大的一种二氧化碳激光器结构像大型喷气发动机，开动起来声音响得吓人，它能产生上百万瓦的连续激光，是连续方式发射激光中的较强者。初的激光打坦克靶实验，用的就是这种激光器。它是科学家把空气动力学和激光科学相结合而制造出来的。

　　以脉冲方式发射的二氧化碳激光器也有很多种，在科研和工业中用途较广。如果按每一脉冲发出的能量大小作比较，那么，脉冲二氧化碳激光器又是脉冲激光器中的较强者。

　　这里，我们要回到激光**者汤斯曾经研究过的问题上来，谈一谈毫米波的产生。随着激光技术的发展，许多科学家对这一难题又发起了进攻：采用放电或利用强大的二氧化碳激光作为激励源去激发氟、氨等气体分子，一步步地把发射出来的激光波长延长，扩展。开始达几十微米，后来达几百微米，也就是亚毫米波了。本世纪60年代中期到70年代中期，随着微波技术的发展，科学家根据激光的原理和方法产生了毫米波。这样，从光波到微波之间的空白地带便被不断发现的新红外激光填补了。

　　从研究中，科学家发现毫米波很有实用价值：大气对它的吸收率很小、阻碍它传播的影响也小，可以用它来作为新的大气通讯工具。

　　另一种比较特殊、新颖的激光器，可以形象地称它为“变色龙”。它不是龙，但确实能变色；只要转动一个激光器上的旋钮，就可以获得红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各种颜色的激光。

　　难道染料跟激光器也有关系吗？一点也不错。这种激光器的工作物质确实就是染料，如碳花青、若丹明和香豆素等等。科学家至今还没有弄清楚这些染料的分子能级和原子结构，只知道它们与气体工作物质的气体原子、离子结构不一样；气体产生的激光有明确的波长，而染料产生的激光，波长范围较广，或者说有多种色彩。染料激光器的光学谐振腔中装有一个称为光栅的光学元件。通过它可以根据需要选择激光的色彩，就像从收音机里选听不同频率的无线电台广播一样。

　　染料激光器的激励源是光泵，可以用脉冲氙灯，也可以用氮分子激光器发出的激光。用一种颜色的激光作光泵，结果能产生其他颜色的激光可以说是染料激光器的特点之一。

　　这种根据需要可以随时改变产生激光的波长的激光器，主要用于光谱学研究；许多物质会有选择地吸收某些波长的光，产生共振现象。科学家用这些现象分析物质，了解材料结构；还用这些激光器来产生新的激光，研究一些奇异的光学和光谱学现象。

　近十几年以来，激光器，经中国**、技术*和企业及广大从业人员的共同努力，中国半导体激光产业已取得了**乎寻常的发展，并且初现中国半导体激光产业的雏形，在国内部分激光产品市场上，中国半导体激光产业又重新占有主导地位。

　　随着国内经济状况的不断改善，我国激光产业获得了飞速的发展。半导体激光产业发展50多年来，已初具规模，主要涉及工业、军事和文化等方面。

　　近年来，国内更是加大了激光产业发展，各个地区在**的**和激光企业配合下潜心科研、提升技术、开拓市场，并建设激光产业园。前瞻产业研究院预计，到2023年，我国半导体激光产业市场规模将接近300亿元。