激光器的分类方式多样,可从工作物质、运转方式、输出波长、激励方式等多个维度划分。以下是常见的分类体系及详细说明:
一、按工作物质(增益介质)分类
1. 固体激光器
以固体材料为增益介质,结构紧凑,应用广泛。
· 晶体激光器:
· Nd:YAG 激光(掺钕钇铝石榴石):波长 1064nm,用于工业切割、焊接、激光测距。
·Ti: 蓝宝石激光:可调谐波长(660-1180nm),用于超快脉冲激光(飞秒激光)。
·红宝石激光(Cr:Al₂O₃):波长 694.3nm,早期用于激光测距、打孔。
· 玻璃激光器:
·钕玻璃激光:波长 1053nm,用于*功率激光系统(如惯性约束核聚变)。
2. 气体激光器
以气体或混合气体为工作物质,输出光束质量好。
· 原子气体激光:
·氦氖(He-Ne)激光:波长 632.8nm(红光),用于激光瞄准、教学演示。
·氩离子激光:波长 488nm(蓝光)、514nm(绿光),用于激光投影、医学理疗。
· 分子气体激光:
·CO₂激光:波长 10.6μm(中红外),用于金属切割、雕刻、医疗手术(如激光脱毛)。
· 准分子激光:
·ArF(193nm)、KrF(248nm):紫外波段,用于半导体光刻、眼科近视矫正(LASIK 手术)。
3. 液体激光器
以有机染料溶液为增益介质,波长可调谐。
· 染料激光:如罗丹明 6G,波长范围 550-650nm,用于光谱分析、激光显示。
4. 半导体激光器(LD)
基于半导体 PN 结发光,体积小、效率*。
· 红光半导体激光(650nm):用于激光笔、条码扫描。
· 蓝光半导体激光(405nm、445nm):用于蓝光光盘、激光投影。
· 红外半导体激光(808nm、980nm):用于光纤通信泵浦、激光医疗。
5. 光纤激光器
以掺杂稀土离子的光纤为增益介质,光束质量*,适合长距离传输。
· 掺铒光纤激光(1550nm):光纤通信的核心光源。
· 掺镱光纤激光(1060nm 附近):用于工业*功率切割、焊接。
二、按运转方式(工作状态)分类
1. 连续激光器(CW)
· 持续输出激光,功率稳定。
· 应用:材料表面处理、激光通信、科学研究。
2. 脉冲激光器
以脉冲形式输出激光,峰值功率*。
· 普通脉冲激光:脉宽毫秒级(如 Nd:YAG 脉冲激光,用于打孔)。
· 调 Q 脉冲激光:脉宽纳秒级(10⁻⁹秒),峰值功率可达兆瓦级,用于激光打标、测距。
· 锁模脉冲激光:脉宽皮秒(10⁻¹² 秒)或飞秒(10⁻¹⁵秒)级,用于超快光谱、精密微加工(如芯片刻蚀)。
三、按激励方式分类
1. 电激励激光器
· 通过电流注入(如半导体激光)或气体放电(如 CO₂激光、氩离子激光)激发。
2. 光泵浦激光器
· 用强光(如闪光灯、其他激光器)照射增益介质(如 Nd:YAG 激光用氙灯泵浦)。
3. 化学激励激光器
· 通过化学反应释放能量激发激光(如氟化氢激光,用于军事*能激光武器)。
4. 核泵浦激光器
· 利用核能辐射激励工作物质,用于特殊军事或科研场景。
四、按功率和用途分类
1. 低功率激光器
· 功率 < 100mW,如激光笔、条码扫描器。
2. 中功率激光器
· 功率 100mW-100W,如激光打印机、医学理疗设备。
3. *功率激光器
· 功率 > 100W,如工业切割(kW 级光纤激光)、激光武器(MW 级 CO₂激光)。
五、其他分类方式
· 按光束模式:单模激光器(光束聚焦性好,如光纤激光)、多模激光器(功率*,如 CO₂激光)。
· 按结构形式:小型便携式激光器(如半导体激光笔)、大型装置(如核聚变用*功率激光系统)。
总结
激光器的分类体系反映了其技术原理与应用场景的多样性。从基础科研到工业生产,从医疗美容到通信国防,不同类型的激光器凭借独特的工作物质、波长特性和输出方式,在各领域发挥关键作用。随着技术进步,新型激光器(如可调谐激光、太赫兹激光)仍在不断拓展应用边界。
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