激光器是現(xiàn)代激光加工系統(tǒng)中必不可少的核心組件之一。隨著激光加工技術(shù)的發(fā)展，激光器也在不斷向前發(fā)展，出現(xiàn)了許多新型的激光器。

早期激光加工用激光器主要是大功率CO2氣體激光器和燈泵浦固體YAG激光器，發(fā)展趨勢主要是往激光功率提高的方向發(fā)展，但當(dāng)激光功率達(dá)到一定要求后，激光器的光束質(zhì)量受到重視，激光器的發(fā)展隨之轉(zhuǎn)移到提高光束質(zhì)量上來。接連研發(fā)出了半導(dǎo)體激光器、光纖激光器和碟片激光器，使激光材料加工、醫(yī)療、航空航天、汽車制造等領(lǐng)域取得了飛速的發(fā)展。

激光器的組成

工作介質(zhì)：

也稱為增益介質(zhì)，是指用來實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)并產(chǎn)生光的受激輻射放大作用的物質(zhì)，工作介質(zhì)決定了激光器能夠輻射的激光波長，根據(jù)形態(tài)的不同可分為固體（晶體、玻璃）、氣體（原子氣體、離子氣體、分子氣體）、半導(dǎo)體和液體等介質(zhì)。

泵浦源：

對(duì)工作介質(zhì)進(jìn)行激勵(lì)，將激活粒子從基態(tài)抽運(yùn)到高能級(jí)，以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從能量的角度看，泵浦過程就是外界提供能量（如光、電、化學(xué)、熱能等）給粒子體系的過程。

可分為光學(xué)激勵(lì)、氣體放電激勵(lì)、化學(xué)激勵(lì)、核能激勵(lì)等。

諧振腔：

最簡單的光學(xué)諧振腔是在激活介質(zhì)兩端恰當(dāng)?shù)胤胖脙蓚�(gè)高反射率的反射鏡，其中一塊是全反射鏡，將光全部反射回介質(zhì)中繼續(xù)放大；另一塊是部分反射、部分透射的反射鏡，作為輸出鏡。按照能否忽略側(cè)面邊界，諧振腔分為開腔、閉腔以及氣體波導(dǎo)腔。

激光器發(fā)展歷史

1960 年：世界上第一臺(tái)激光器的誕生

1960 年 5 月 16 日，美國加利福尼亞州休斯實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家梅曼宣布獲得了波長為 0.6943 微米的激光，這是人類有史以來獲得的第一束激光，梅曼因而也成為世界上第一個(gè)將激光引入實(shí)用領(lǐng)域的科學(xué)家。同年休斯實(shí)驗(yàn)室的紅寶石激光器發(fā)出了 694.3nm 的紅色激光，這是公認(rèn)的世界上第一臺(tái)激光器。

20 世紀(jì) 60 年代：不同類型的激光器陸續(xù)誕生

1960 年年中，IBM 實(shí)驗(yàn)室利用 CaF2 中的三價(jià)鈾制成了第一臺(tái)四能級(jí)固體激光器 ;1960 年 12 月，BELL 實(shí)驗(yàn)室的 Javan，Bennett 和 Herriott 制成了第一臺(tái)氦氖氣體激光器 ;1962 年，GaAs 半導(dǎo)體激光器誕生 ;1963 年，液體激光器誕生 ;1964 年，CO2 激光器、離子激光器、Nd：YAG 固體激光器誕生 ;1965 年，HCl 化學(xué)激光器誕生 ;1966 年，生物染料激光器誕生 ;1969 年，激光開始用于遙感探測。

20 世紀(jì) 70 年代：激光器開始于生產(chǎn)生活當(dāng)中

1971 年，激光用于舞臺(tái)光影效果和激光全息影像 ;1974 年超市條形碼出現(xiàn) ;1975 年 IBM 商用激光打印機(jī)誕生 ;1978 年，飛利浦制造第一臺(tái)激光盤 ( LD ) 播放器。

如今，激光器運(yùn)用廣泛，服務(wù)于生產(chǎn)、生活、智能化制造的方方面面。

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。

（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)小；根據(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(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。

國產(chǎn)激光器快速崛起 進(jìn)口替代勢不可擋

我國當(dāng)前正處在制造業(yè)升級(jí)的重要時(shí)間窗口，高精度、高效率、高自動(dòng)化程度的激光加工設(shè)備有廣闊的市場空間。近期的中美貿(mào)易戰(zhàn)對(duì)于中國機(jī)械制造業(yè)，尤其是激光裝備行業(yè)的影響幾何，尚待市場去揭曉，但值得慶幸的是，近年來國產(chǎn)激光器發(fā)展迅猛，自主研發(fā)能力日趨成熟，使產(chǎn)品性價(jià)比更占優(yōu)勢，因此進(jìn)口替代大勢所趨。

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