激光器是现代激光加工系统中必不可少的核心组件之一。随着激光加工技术的发展，激光器也在不断向前发展，出现了许多新型的激光器。

　　早期激光加工用激光器主要是大功率CO2气体激光器和灯泵浦固体YAG激光器，发展趋势主要是往激光功率提高的方向发展，但当激光功率达到一定要求后，激光器的光束质量受到重视，激光器的发展随之转移到提高光束质量上来。接连研发出了半导体激光器、光纤激光器和碟片激光器，使激光材料加工、医疗、航空航天、汽车制造等领域取得了飞速的发展。

　　激光器的组成

　　工作介质：

　　也称为增益介质，是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质，工作介质决定了激光器能够辐射的激光波长，根据形态的不同可分为固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等介质。

　　泵浦源：

　　对工作介质进行激励，将激活粒子从基态抽运到高能级，以实现粒子数反转，从能量的角度看，泵浦过程就是外界提供能量（如光、电、化学、热能等）给粒子体系的过程。

　　可分为光学激励、气体放电激励、化学激励、核能激励等。

　　谐振腔：

　　最简单的光学谐振腔是在激活介质两端恰当地放置两个高反射率的反射镜，其中一块是全反射镜，将光全部反射回介质中继续放大；另一块是部分反射、部分透射的反射镜，作为输出镜。按照能否忽略侧面边界，谐振腔分为开腔、闭腔以及气体波导腔。

　　激光器发展历史

　　1960 年：世界上第一台激光器的诞生

　　1960 年 5 月 16 日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为 0.6943 微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光，梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。同年休斯实验室的红宝石激光器发出了 694.3nm 的红色激光，这是公认的世界上第一台激光器。

　　20 世纪 60 年代：不同类型的激光器陆续诞生

　　1960 年年中，IBM 实验室利用 CaF2 中的三价铀制成了第一台四能级固体激光器 ;1960 年 12 月，BELL 实验室的 Javan，Bennett 和 Herriott 制成了第一台氦氖气体激光器 ;1962 年，GaAs 半导体激光器诞生 ;1963 年，液体激光器诞生 ;1964 年，CO2 激光器、离子激光器、Nd：YAG 固体激光器诞生 ;1965 年，HCl 化学激光器诞生 ;1966 年，生物染料激光器诞生 ;1969 年，激光开始用于遥感探测。

　　20 世纪 70 年代：激光器开始于生产生活当中

　　1971 年，激光用于舞台光影效果和激光全息影像 ;1974 年超市条形码出现 ;1975 年 IBM 商用激光打印机诞生 ;1978 年，飞利浦制造第一台激光盘 ( LD ) 播放器。

　　如今，激光器运用广泛，服务于生产、生活、智能化制造的方方面面。

　　激光器分类  

　　激光器可以按照泵浦方式、增益介质、工作方式、输出功率、和输出波长等不同维度进行分类，具体分类方式如下所示：

　　（1）按泵浦方式的不同，激光器主要可以分为光泵浦激光器、电泵浦激光器、化学泵浦激光器、热泵浦激光器和核泵浦激光器。一般而言，不同类型的泵浦源是与激光晶体不同的吸收波长相适应的。

　　（2）按照增益介质的不同，可以分为液体激光器、气体激光器和固体激光器（光纤、半导体、全固态、混合），其中光纤激光器由于增益介质较为特殊且占有较高的市场份额，学术及生产实践中一般会将其与其他固体激光器单独区分开。目前发现可做增益介质的物质有近千种，常见的有掺稀土元素光纤、染料、惰性气体、二氧化碳、掺钕钇铝石榴石（YAG）和钛蓝宝石等。每类增益介质激光器具有不同的特点，不同的增益介质决定了激光波长等参数。

　　固体激光器与光纤激光器是目前市场上应用最为广泛的两类主流激光器，但两者的加工特点和应用场景有着较大的差异，属于并行发展、难以相互替代的两类不同的技术路线。整体而言，光纤激光器由于其平均功率高、热效应强的特点，被广泛地应用于宏观加工领 域的金属材料切割、焊接、钻孔、烧结等；而固体激光器则具有峰值功率高、热效应小、加工精度高的特点，一般主要用于薄性、脆性材料和非金属材料的精细微加工领域。

　　（3）按工作方式的不同，激光器可分为连续激光器和脉冲激光器。连续激光器可以在较长一段时间内连续输出，热效应高。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，脉冲激光器可进一步 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，一般而言，脉冲宽度越窄、波长越短，可实现的加工精度越高。

　　（4）按照输出功率的不同，可以将光纤激光器分为小功率（0-1kW）、中功率（1kW-3kW）、高功率（3kW-6kW 以上）。而对于主要应用在精细微加工领域的固体激光器，实践中一般将 10W 以下的归类为低功率，10W 以上为中高功率。不同功率的激光器适应的应用场景各不同。

　　（5）按输出波长的不同，激光器可分为红外激光器、可见光激光器、紫外激光器等。不同结构的物质可吸收的光波长范围不同，因此需要各个波长的激光器应用于不同材料的精细加工。

　　国产激光器快速崛起 进口替代势不可挡

　　我国当前正处在制造业升级的重要时间窗口，高精度、高效率、高自动化程度的激光加工设备有广阔的市场空间。近期的中美贸易战对于中国机械制造业，尤其是激光装备行业的影响几何，尚待市场去揭晓，但值得庆幸的是，近年来国产激光器发展迅猛，自主研发能力日趋成熟，使产品性价比更占优势，因此进口替代大势所趋。

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