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激光器工作物质

根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类：①固体激光器（晶体和玻璃），这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的；②气体激光器，它们所采用的工作物质是气体，并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同，而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等；③液体激光器，这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属离子（如Nd）起工作粒子作用，而无机化合物液体（如SeOCl2）则起基质的作用；3）下游为提供不同工艺的激光设备，主要应用于激光切割、激光焊接、激光测量、激光显示、激光美容***等领域。④半导体激光器，这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用，其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高能电子束注入)，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用；⑤自由电子激光器，这是一种特殊类型的新型激光器，工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射，原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域，因此具有很诱人的前景。

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激光器的未来发展

***激光器市场规模较大，且呈现稳步上升趋势。StrategiesUnlimited发布的数据显示，2018年***激光器市场规模约达137.5亿美元，同比增长5.8%，近十年复合增速达11.1%。

根据前瞻产业研究院的数据，2018年我国激光产业市场规模达1440亿元，同比增长22.14%。其中，激光元器件市场规模为288亿元，同比增长22.03%，激光应用市场规模为547亿元，同比增长22.1%，激光设备市场规模为605亿元，同比增长22.22%。预计2021年总体市场规模将达到2489亿元，未来三年复合增速达20%。5%，相较于固体激光器、气体激光器、半导体激光器等具备明显的超高地位。

随着大功率激光器的技术突破和增材制造技术的成熟，预计未来激光器行业将持续快速增长。

典型的激光器，由激光工作物质（发出能量）、泵浦源（提升能量）、光学谐振腔（传播能量）等部分组成。泵浦源为激光器的光源，谐振腔为泵浦光源与增益介质之间的回路，增益介质指可将光放大的工作物质。

激光器有多种分类方法，其中常用的分类方法有四种：工作物质：可分为气体、固体、液体(染料)、半导体、准分子等；能量输出波形(工作方式)：可分为连续激光器、脉冲激光器、和准连续激光器，脉冲激光器可进一步分为毫秒激光器、微秒激光器、纳秒***器、皮秒激光器、阿秒激光器等；输出波长（颜色）：可分为紫外激光器、红外激光器、可见光激光器等；③液体激光器，这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属离子（如Nd）起工作粒子作用，而无机化合物液体（如SeOCl2）则起基质的作用。功率大小：可分为低功率激光器（＜100w）、中功率激光器（100w-1500w）、高功率激光器（＞1500w）。

激光器的温度控制

激光器按照冷却方式可以分为水冷式、风冷式、液氮冷却式等等，冷却方式的选择往往是根据激光器的发热量以及工作环境来确定的，水冷式激光器适用于发热量较大、需要长期稳定工作的情形，风冷式散热激光器适合发热量小、对环境要求不太严苛的情形，液氮冷却一般出现在激光晶体需要工作在极低温度的情形，比如液氮冷却的Yb:YAG激光器。纳秒激光器很少在材料连接领域应用，但它们在连接超薄材料时的确非常出色。