激光分類的方法有哪些

激光的波長和激光的分類直接相關(guān)，先看看激光的波長：



圖片來源wikipedia

波長條上方顯示了不同的激光類型，下方顯示了可以在波長范圍內(nèi)發(fā)射的激光。線條的高度表示市售的最大功率/脈沖能量，而顏色將激光材料的類型編成代碼）。大多數(shù)數(shù)據(jù)來自韋伯的《激光波長手冊》《Weber's book Handbook of laser wavelengths》。

激光分類的方法有很多，可分為固體、氣體、液體、半導(dǎo)體、染料和光纖等幾種類型：

（1）固體激光器（Solid state laser）

一般體積小而堅(jiān)固，脈沖輻射功率較高，應(yīng)用范圍較廣泛。如：Nd:YAG激光器。Nd（釹）是一種稀土族元素，YAG代表釔鋁石榴石，晶體結(jié)構(gòu)與紅寶石相似。還有Tm:YAG，Ho:YAG，Ho:YAG 等等。

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（2）半導(dǎo)體激光器（Semiconductor laser）

體積小、重量輕、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單，特別適于在飛機(jī)、軍艦、車輛和宇宙飛船上使用。半導(dǎo)體激光器可以通過外加的電場、磁場、溫度、壓力等改變激光的波長，能將電能直接轉(zhuǎn)換為激光能，所以發(fā)展迅速。

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（3）氣體激光器（Gas laser）是其中通過氣體釋放電流以產(chǎn)生相干光的激光器。

單色性和相干性較好，激光波長可達(dá)數(shù)千種，應(yīng)用廣泛。氣體激光器結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、操作方便。在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、精密測量、全息技術(shù)等方面應(yīng)用廣泛。氣體激光器有電能、熱能、化學(xué)能、光能、核能等多種激勵(lì)方式。

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（4）液體染料為工作物質(zhì)的染料激光器（Dye laser）于1966 年問世，廣泛應(yīng)用于各種科學(xué)研究領(lǐng)域?，F(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的能產(chǎn)生激光的染料，大約 500 種左右。這些染料可以溶于酒精、苯、丙酮、水或其他溶液。它們還可以包含在有機(jī)塑料中以固態(tài)出現(xiàn)，或升華為蒸汽，以氣態(tài)形式出現(xiàn)。所以染料激光器也稱為 “ 液體激光器 ” 。染料激光器的突出特點(diǎn)是波長連續(xù)可調(diào)。燃料激光器種類繁多，價(jià)格低廉，效率高，輸出功率可與氣體和固體激光器相媲美，應(yīng)用于分光光譜、光化學(xué)、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)。

（5）化學(xué)激光器（Chemical Laser）有些化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生足夠多的高能原子，就可以釋放出大能量，可用來產(chǎn)生激光作用。這主要是武器應(yīng)用。比如氟化氫激光器能夠提供兆瓦范圍內(nèi)的連續(xù)輸出功率。

（6）自由電子激光器（Free electron laser） 這類激光器比其他類型更適于產(chǎn)生很大功率的輻射。它的工作機(jī)制與眾不同，它從加速器中獲得幾千萬伏高能調(diào)整電子束，經(jīng)周期磁場，形成不同能態(tài)的能級(jí)，產(chǎn)生受激輻射。

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（7）準(zhǔn)分子激光器（Excimer laser，其實(shí)也屬于氣體激光之一）是一種紫外氣態(tài)激光，處于激發(fā)態(tài)的惰性氣體和另一種氣體（惰性氣體或鹵素）結(jié)合的混合氣體形成的分子，向其基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射所產(chǎn)生的激光，稱為準(zhǔn)分子激光。準(zhǔn)分子激光屬于低能量激光，無熱效應(yīng)，是方向性強(qiáng)、波長純度高、輸出功率大的脈沖激光，光子能量波長范圍為157－353納米，脈沖時(shí)間為幾十納秒，屬于紫外光。最常見的波長有157 nm、193 nm、248 nm、308 nm、351-353 nm。

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（8）光纖激光器（Fiber laser）利用光纖中的增益介質(zhì)（稀土元素）提供光信號(hào)的放大。光纖激光器有單端泵浦和雙端泵浦兩種，后者的輸出功率可以達(dá)到更高。還在研發(fā)中的相干合成技術(shù)可以進(jìn)一步擴(kuò)展輸出功率。


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（8）從連續(xù)性來分類有連續(xù)激光（Continuous laser）和脈沖激光（Pulsed laser and Ultrashort pulsed laser）, 脈沖激光：納秒 (10e-6秒), 皮秒 (10e-9秒), 和 飛秒 (10e-12秒)甚至阿秒 (10e-15秒)激光。




連續(xù)激光、較長脈沖激光和超短脈沖激光，同樣作用在目標(biāo)表面上，熱效應(yīng)差異很大。

（9）其他類型的激光還有很多，拉曼激光（Raman laser）、金屬蒸汽激光（Metal-vapor lasers），等等。針對(duì)不同的應(yīng)用，還會(huì)有很多細(xì)分技術(shù)。

作為工業(yè)4.0的基礎(chǔ)，激光將會(huì)有越來越大的作為，歡迎大家討論、交流，共同進(jìn)步。

審核編輯：劉清