固体激光器有哪些？

激光器是什么？

激光器是产生、输出激光的器件，是激光加工系统的核心器件。激光器发出的光质量纯净、光谱稳定可以在很多方面被应用。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体系，有时也称为激光增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近年来还发展了自由电子激光器，大功率激光器通常都是脉冲式输出。

激光器概况

激光技术起源于20世纪60年代初期，是20世纪与原子能、半导体、计算机齐名的四项重大发明之一。1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。

固体激光器发展

激光器是激光装备的核心部件，近几年，我国陆续出台多项政策支持激光器行业的发展。在2021年工业和信息化部、国家发展和改革委员会等八部门发布的《“十四五”智能制造发展规划》里强调“十四五”期间，我国将大力发展智能装备，包括智能焊接机器人、超快激光等先进激光加工装备、激光跟踪测量等智能检测装备和仪器等。

固体激光器自1960年由美国物理学家西奥多·梅曼（Theodore Maiman）发明红宝石激光器以来，已经经历了显著的发展。

1、技术进步

从最初的红宝石激光器开始，科学家们开发出了各种不同的固体激光材料，包括Nd:YAG (钕掺杂钇铝石榴石)、Nd:glass (钕掺杂玻璃) 以及其他稀土元素掺杂的晶体和陶瓷。这些新材料提供了更广泛的波长选择、更高的效率以及更好的热性能。

2、泵浦源改进

早期的固体激光器通常使用闪光灯作为泵浦源，但现在更多采用半导体激光器阵列（LD）进行泵浦，这种方式更加高效且能够实现紧凑的设计。LD泵浦还使得固体激光器可以工作在连续或脉冲模式下，提高了输出功率和光束质量。

3、应用扩展

随着技术的进步，固体激光器的应用范围也大大扩展。它们现在被广泛应用于工业加工（如切割、焊接、打标）、医疗（如眼科手术、皮肤治疗）、科研（如非线性光学、光谱学）以及国防（如定向能武器）等领域。

4、微型化与集成化

近年来，微型化的固体激光器得到了发展，比如微片激光器和光纤耦合的微型激光模块。这种小型化趋势允许固体激光器被集成到更为紧凑的系统中，满足了便携性和移动性的需求。

高功率与超快激光：通过优化设计和材料，固体激光器能够达到非常高的平均功率和峰值功率，同时也可以产生极短的脉冲，这在精密加工和科学研究中有重要的应用价值。

5、可靠性提升

现代固体激光器的可靠性和寿命都有所提高，这得益于对冷却系统、光学元件保护以及整体系统设计的不断改进。

6、成本降低

虽然固体激光器相对于气体激光器等其他类型激光器来说可能成本较高，但随着生产规模的扩大和技术成熟度的提高，其成本正在逐渐下降，从而使得它们更加经济实惠。

7、环境适应性增强

为了克服大气影响等限制因素，研究人员正在努力改善激光器的环境适应性，例如通过使用自适应光学技术来补偿大气湍流的影响。

固体激光器有哪些？

红宝石激光器 (Ruby Laser)

工作物质：铬离子(Cr3+)掺杂的铝氧化物(Al2O3)晶体。

波长：694.3纳米，属于红色可见光范围。

特点：是世界上第一台激光器，通常以脉冲模式工作，具有高能量密度。

钕掺杂钇铝石榴石激光器 (Nd:YAG Laser)

工作物质：三价钕(Nd3+)掺杂的钇铝石榴石(Y3Al5O12)晶体。

波长：主要为1064纳米（近红外），但可以通过倍频技术转换成532纳米（绿光）。

特点：广泛用于工业加工、医疗手术以及科学研究。

钕掺杂玻璃激光器 (Nd:Glass Laser)

工作物质：三价钕(Nd3+)掺杂的硅酸盐玻璃。

波长：1054纳米。

特点：适用于大能量脉冲输出，常用于核聚变研究中的惯性约束聚变实验。

钛蓝宝石激光器 (Ti:Sapphire Laser)

工作物质：钛离子(Ti3+)掺杂的蓝宝石(Al2O3)晶体。

波长：可调谐，覆盖700至1000纳米范围。

特点：以其宽广的调谐范围和超短脉冲能力而闻名，常用于科研领域，尤其是超快光谱学。

铒掺杂钇铝石榴石激光器 (Er:YAG Laser)

工作物质：铒离子(Er3+)掺杂的钇铝石榴石(Y3Al5O12)晶体。

波长：2940纳米。

特点：在牙科治疗中特别受欢迎，因为它能够被水和羟基磷灰石强烈吸收。

铥掺杂钇铝石榴石激光器 (Tm:YAG Laser)

工作物质：铥离子(Tm3+)掺杂的钇铝石榴石(Y3Al5O12)晶体。

波长：2010纳米。

特点：在某些医疗应用中有效，例如皮肤治疗。

钬掺杂钇铝石榴石激光器 (Ho:YAG Laser)

工作物质：钬离子(Ho3+)掺杂的钇铝石榴石(Y3Al5O12)晶体。

波长：2100纳米。

特点：在泌尿外科和骨科手术中有广泛应用。

微片激光器 (Microchip Laser)

结构特点：非常紧凑，由两块平行的反射镜夹着一个薄薄的激活介质层构成。

波长：取决于激活介质。

特点：体积小，便于集成到各种设备中。

光纤激光器 (Fiber Laser)

尽管严格来说，光纤激光器不属于传统的“固体”类别，但它们的工作原理与固体激光器相似，且通常归类于这一范畴。

工作物质：稀土元素掺杂的光纤。

波长：多种，包括1064纳米、1550纳米等。

特点：高效、可靠，适合连续或脉冲操作，广泛应用于材料加工。

固体激光器需要做哪些检测？

固体激光器检测一般涉及到两项比较重要的检测，一项是固体激光器性能检测，一项是固体激光器安全等级检测，这是固体激光器最常见的两种检测。

固体激光器性能检测主要是检测固体激光器的性能参数，一般多用在固体激光器研发、固体激光器招投标、固体激光器交付项目中。

固体激光器安全等级检测主要是检测固体激光器的安全等级，固体激光器安全等级检测一般在出口贸易中，属于强制性的检测项目。

不同于固体激光器性能检测，固体激光器安全等级检测多为强制性检测项目。

固体激光器检测机构哪里找？

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