固體激光器有哪些？

激光器是什么？

激光器是產生、輸出激光的器件，是激光加工系統的核心器件。激光器發出的光質量純凈、光譜穩定可以在很多方面被應用。是指用來實現粒子數反轉并產生光的受激輻射放大作用的物質體系，有時也稱為激光增益媒質，它們可以是固體（晶體、玻璃）、氣體（原子氣體、離子氣體、分子氣體）、半導體和液體等媒質。按工作介質分，激光器可分為氣體激光器、固體激光器、半導體激光器和染料激光器4大類。近年來還發展了自由電子激光器，大功率激光器通常都是脈沖式輸出。

激光器概況

激光技術起源于20世紀60年代初期，是20世紀與原子能、半導體、計算機齊名的四項重大發明之一。1954年制成了第一臺微波量子放大器，獲得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.湯斯把微波量子放大器原理推廣應用到光頻范圍，1960年T.H.梅曼等人制成了第一臺紅寶石激光器。1961年A.賈文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人創制了砷化鎵半導體激光器。

固體激光器發展

激光器是激光裝備的核心部件，近幾年，我國陸續出臺多項政策支持激光器行業的發展。在2021年工業和信息化部、國家發展和改革委員會等八部門發布的《“十四五”智能制造發展規劃》里強調“十四五”期間，我國將大力發展智能裝備，包括智能焊接機器人、超快激光等先進激光加工裝備、激光跟蹤測量等智能檢測裝備和儀器等。

固體激光器自1960年由美國物理學家西奧多·梅曼（Theodore Maiman）發明紅寶石激光器以來，已經經歷了顯著的發展。

1、技術進步

從最初的紅寶石激光器開始，科學家們開發出了各種不同的固體激光材料，包括Nd:YAG (釹摻雜釔鋁石榴石)、Nd:glass (釹摻雜玻璃) 以及其他稀土元素摻雜的晶體和陶瓷。這些新材料提供了更廣泛的波長選擇、更高的效率以及更好的熱性能。

2、泵浦源改進

早期的固體激光器通常使用閃光燈作為泵浦源，但現在更多采用半導體激光器陣列（LD）進行泵浦，這種方式更加高效且能夠實現緊湊的設計。LD泵浦還使得固體激光器可以工作在連續或脈沖模式下，提高了輸出功率和光束質量。

3、應用擴展

隨著技術的進步，固體激光器的應用范圍也大大擴展。它們現在被廣泛應用于工業加工（如切割、焊接、打標）、醫療（如眼科手術、皮膚治療）、科研（如非線性光學、光譜學）以及國防（如定向能武器）等領域。

4、微型化與集成化

近年來，微型化的固體激光器得到了發展，比如微片激光器和光纖耦合的微型激光模塊。這種小型化趨勢允許固體激光器被集成到更為緊湊的系統中，滿足了便攜性和移動性的需求。

高功率與超快激光：通過優化設計和材料，固體激光器能夠達到非常高的平均功率和峰值功率，同時也可以產生極短的脈沖，這在精密加工和科學研究中有重要的應用價值。

5、可靠性提升

現代固體激光器的可靠性和壽命都有所提高，這得益于對冷卻系統、光學元件保護以及整體系統設計的不斷改進。

6、成本降低

雖然固體激光器相對于氣體激光器等其他類型激光器來說可能成本較高，但隨著生產規模的擴大和技術成熟度的提高，其成本正在逐漸下降，從而使得它們更加經濟實惠。

7、環境適應性增強

為了克服大氣影響等限制因素，研究人員正在努力改善激光器的環境適應性，例如通過使用自適應光學技術來補償大氣湍流的影響。

固體激光器有哪些？

紅寶石激光器 (Ruby Laser)

工作物質：鉻離子(Cr3+)摻雜的鋁氧化物(Al2O3)晶體。

波長：694.3納米，屬于紅色可見光范圍。

特點：是世界上第一臺激光器，通常以脈沖模式工作，具有高能量密度。

釹摻雜釔鋁石榴石激光器 (Nd:YAG Laser)

工作物質：三價釹(Nd3+)摻雜的釔鋁石榴石(Y3Al5O12)晶體。

波長：主要為1064納米（近紅外），但可以通過倍頻技術轉換成532納米（綠光）。

特點：廣泛用于工業加工、醫療手術以及科學研究。

釹摻雜玻璃激光器 (Nd:Glass Laser)

工作物質：三價釹(Nd3+)摻雜的硅酸鹽玻璃。

波長：1054納米。

特點：適用于大能量脈沖輸出，常用于核聚變研究中的慣性約束聚變實驗。

鈦藍寶石激光器 (Ti:Sapphire Laser)

工作物質：鈦離子(Ti3+)摻雜的藍寶石(Al2O3)晶體。

波長：可調諧，覆蓋700至1000納米范圍。

特點：以其寬廣的調諧范圍和超短脈沖能力而聞名，常用于科研領域，尤其是超快光譜學。

鉺摻雜釔鋁石榴石激光器 (Er:YAG Laser)

工作物質：鉺離子(Er3+)摻雜的釔鋁石榴石(Y3Al5O12)晶體。

波長：2940納米。

特點：在牙科治療中特別受歡迎，因為它能夠被水和羥基磷灰石強烈吸收。

銩摻雜釔鋁石榴石激光器 (Tm:YAG Laser)

工作物質：銩離子(Tm3+)摻雜的釔鋁石榴石(Y3Al5O12)晶體。

波長：2010納米。

特點：在某些醫療應用中有效，例如皮膚治療。

鈥摻雜釔鋁石榴石激光器 (Ho:YAG Laser)

工作物質：鈥離子(Ho3+)摻雜的釔鋁石榴石(Y3Al5O12)晶體。

波長：2100納米。

特點：在泌尿外科和骨科手術中有廣泛應用。

微片激光器 (Microchip Laser)

結構特點：非常緊湊，由兩塊平行的反射鏡夾著一個薄薄的激活介質層構成。

波長：取決于激活介質。

特點：體積小，便于集成到各種設備中。

光纖激光器 (Fiber Laser)

盡管嚴格來說，光纖激光器不屬于傳統的“固體”類別，但它們的工作原理與固體激光器相似，且通常歸類于這一范疇。

工作物質：稀土元素摻雜的光纖。

波長：多種，包括1064納米、1550納米等。

特點：高效、可靠，適合連續或脈沖操作，廣泛應用于材料加工。

固體激光器需要做哪些檢測？

固體激光器檢測一般涉及到兩項比較重要的檢測，一項是固體激光器性能檢測，一項是固體激光器安全等級檢測，這是固體激光器最常見的兩種檢測。

固體激光器性能檢測主要是檢測固體激光器的性能參數，一般多用在固體激光器研發、固體激光器招投標、固體激光器交付項目中。

固體激光器安全等級檢測主要是檢測固體激光器的安全等級，固體激光器安全等級檢測一般在出口貿易中，屬于強制性的檢測項目。

不同于固體激光器性能檢測，固體激光器安全等級檢測多為強制性檢測項目。

固體激光器檢測機構哪里找？

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