激光技術已經從方方面面進入人們的生活，但是激光發生器的種類繁多，每種的波長不同，特性也不同，因此應用的領域也各有不同。相信大多數人面對紛繁復雜的激光發生器類型都會感到有些頭疼。因此本文就各類激光發生器的特點和實際應用進行一一歸納和講解。

根據工作介質不同，激光發生器分為固體、氣體、染料、二極管、光纖、自由電子激光發生器6種類型，其中固體、氣體激光器又有較多細分，除自由電子激光器外，各類激光器的基本工作原理相同，均由泵浦源、光學諧振腔和增益介質組成。

固體激光發生器

在固體激光發生器中，一般采用光作為泵浦源，能產生光的晶體或玻璃稱為工作材料。工作材料由基質和激活離子組成，基質材料為激活離子提供適宜的生存和工作環境，激活離子完成激光的產生過程。常用的激活離子主要有過渡金屬離子，如鉻、鈷、鎳等離子和稀土金屬離子，如釹離子。鍍有介質膜的反射鏡作為諧振腔鏡，其中一種為全鏡，另一種為半鏡。當采用不同的激活離子、不同的基質材料和不同波長的光激發時，就會發射出各種不同波長的激光。

紅寶石激光發生器輸出的激光波長為694.3nm，光電轉換率較低，僅為0.1%。但它的熒光壽命長，有利于儲能，能輸出較高的脈沖峰值功率。筆芯粗細、手指長的紅寶石棒產生的激光，可以輕易穿透鐵皮。在更高效的YAG激光系統出現之前，紅寶石激光系統被廣泛應用于 激光切割 以及鉆孔。另外，694nm的光容易被黑色素吸收，因此紅寶石激光也用于色素性病變（皮膚斑點）的治療。

由于鈦寶石的晶體特性，鈦寶石激光發生器具有很寬的可調諧范圍（也就是可調諧波長范圍），可以根據需要輸出波長為660nm-1200nm的光。再加上倍頻技術的成熟（可以將光的頻率提高一倍，也就是波長減半），波長范圍可以擴展到330nm-600nm。鈦寶石激光系統在飛秒光譜、非線性光學研究、白光產生、太赫茲波產生等方面都有應用，在醫療美容方面也有應用。

YAG是釔鋁石榴石的簡稱，是目前最優秀的激光晶體基質，摻入釹（Nd）后，可輸出 1064nm 光，最大連續輸出功率可達1000w。早期采用惰性氣體閃光燈作為泵浦源，但閃光燈泵浦方式光譜范圍寬，與增益介質吸收光譜重合度差，熱負荷大，導致光電轉換率低。所以現在采用LD（激光二極管）泵浦，可以達到高效率、高功率、長壽命。Nd：YAG激光發生器可用于治療血管瘤，抑制腫瘤生長。但對組織的熱損傷是非選擇性的，在凝固腫瘤血管的同時，多余的能量也會損傷周圍的正常組織，而且手術后易留有疤痕。所以Nd：YAG激光多用于外科、婦科、耳鼻喉科，在皮膚科應用較少。

Yb:YAG，將鐿（Yb）摻雜到YAG中，可以輸出1030nm的光。Yb:YAG的泵浦波長為941nm，與輸出波長非常接近，可以實現91.4%的泵浦量子效率，并且泵浦產生的熱量被抑制到 10% （輸入能量大部分轉換成輸出能量，小部分變成熱量，也就是說轉換效率很高），也就是25%到 30% Nd：YAG、Yb：YAG已成為最受關注的固體激光介質之一，而LD泵浦高功率Yb：YAG固體激光發生器已成為新的研究熱點，并被視為發展高效率、高功率固體激光發生器的主要方向之一。

YAG除上述兩種外，還可摻雜鈥（Ho）、鉺（Er）等。Ho:YAG產生的是人眼安全的2097nm和2091nm激光，主要用于光通訊、雷達和醫療等應用。Er:YAG輸出2.9μm的光，人體對此波長的吸收率較高，在激光手術和血管手術方面有很大的應用潛力。

氣體激光發生器

氣體激光發生器是使用氣體作為增益介質的激光系統，一般泵浦氣體放電。氣體種類包括原子氣體（氦氖、稀有氣體離子和金屬蒸氣）、分子氣體（氮氣和二氧化碳）、準分子氣體，并通過化學反應提供。

氦氖激光發生器（HeNe）采用75%以上He和15%以下Ne的混合氣體作為增益介質，根據工作環境不同，可發射綠光（543.5nm）、黃光（594.1nm）、橙光（612.0nm）、紅光（632.8nm）及3種近紅外光（1152nm、1523nm和3391nm），其中以紅光（632.8nm）最為常用。氦氖激光發生器輸出的光束呈高斯分布，光束質量非常穩定，雖然功率不高，但在精密測量領域有很好的表現。

常見的稀有氣體激光發生器有氬離子（Ar+）和氪離子（Kr+）。其能量轉換率可達0.6%，可長期連續穩定輸出30-50w的功率，壽命超過1000h。主要用于激光顯示、拉曼光譜、全息、非線性光學等研究領域，以及醫學診斷、印刷分色、計量材料加工和信息處理等。

金屬蒸氣激光發生器以銅蒸氣為例，銅蒸氣激光發生器主要輸出綠光（510.5nm）和黃光（578.2nm），平均功率可達100w，峰值功率可達100kw，其主要應用領域是染料激光發生器的泵浦源，此外還可用于高速閃光攝影、大屏幕投影電視、材料加工等。

氮分子激光發生器采用氮氣作為增益介質，可發射337.1nm、357.7nm、315.9nm的紫外光，峰值功率可達45kw。可作為有機染料激光發生器的泵浦光源，在同位素的激光分離、熒光診斷、超高速攝影、污染檢測、醫療保健、農業育種等方面也有廣泛的應用。由于其波長短，更容易聚焦得到微小的光斑，還可以用來加工亞微米級的元件。

使用的增益介質 CO2 激光發生器為二氧化碳與氦、氮混合氣體，可輸出以9.6μm、10.6μm波長為中心的遠紅外光，該發生器能量轉換率高，輸出功率可從幾瓦到幾萬瓦，極高的光束質量使得 CO2 激光發生器廣泛應用于材料加工、科學研究、國防和醫學。您將會遇到不同的 CO2 激光切割機 和 激光雕刻機 用于在日常生活和商業中雕刻和切割木材、中密度纖維板、膠合板、織物、皮革、玻璃、塑料和丙烯酸。

準分子是不穩定的分子，在諧振腔內充滿不同稀有氣體和鹵素氣體的混合物，可產生不同波長的激光。激發通常用相對論電子束（能量大于200keV）或橫向快速脈沖放電實現。當激發態準分子不穩定分子鍵斷裂，解離為基態原子時，激發態的能量以激光輻射的形式釋放出來。在醫療、光通訊、半導體顯示、遙感、激光武器等領域有著廣泛的應用。

化學激光發生器是利用化學反應釋放的能量實現粒子數反轉的一類特殊氣體激光系統。它們大多工作在分子躍遷模式，典型的波長范圍在近紅外至中紅外光譜區。其中最重要的是氫氟酸（HF）和氘氟化物（DF）裝置。前者可輸出15至2.6微米之間3.3條以上的譜線；后者在25至3.5微米之間約有4.2條譜線。這兩種裝置目前都能夠達到數兆瓦的輸出。由于其能量巨大，一般用于核工程和軍事領域。

染料激光發生器

染料激光發生器使用有機染料作為激光介質，通常是液體溶液。染料激光發生器通常可以使用比氣態和固態激光介質更寬的波長范圍。它們的寬帶寬使其特別適合可調諧和脈沖激光發生器。然而，由于其介質壽命短、輸出功率有限，它基本上被鈦藍寶石等波長可調的固態激光器所取代。

二極管激光發生器

半導體激光發生器是利用半導體材料作為工作物質的激光系統。激發方式有電注入、電子束激發和光泵浦3種。體積小、價格低、效率高、壽命長、功耗低，可用于電子信息、激光打印、激光筆、光通訊、激光電視、小型激光投影機、電子信息、集成光學等領域。

光纖激光發生器

光纖激光發生器是指使用稀土元素摻雜的玻璃光纖作為增益介質的一類激光系統。它廣泛應用于金屬和非金屬的印刷、打標、雕刻、鉆孔、切割、清洗、焊接（釬焊、水淬、熔覆和深焊）、軍事、國防和安全、醫療設備、大型基礎設施以及作為其他激光源的泵浦。您將會遇到 光纖激光雕刻機 個性化的文字和圖案， 光纖激光切割機 對于金屬制造， 光纖激光清洗機 用于除銹、脫漆和去除涂層， 光纖激光焊接機 適用于您生活中的金屬接頭。

自由電子激光發生器

自由電子激光發生器是一種不同于傳統激光發生器的新型高功率相干輻射源，它不需要氣體、液體或固體作為工作物質，而是直接將高能電子束的動能轉換成相干輻射能。因此也可以認為自由電子激光發生器的工作物質就是自由電子。它具有高功率、高效率、寬范圍的波長調諧和超短脈沖的時間結構等一系列優異特性，除它以外，還沒有一種激光發生器能同時具備這些特點，在物理研究、激光武器、激光聚變、光化學、光通訊等領域有著相當可觀的應用前景。