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激光器原理

激光器除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同。产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大于损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励（或抽运）源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。内外部竞争格局更加平衡，表现在国内品牌和国外品牌在中国市场占有率基本持平，从原来海外占主导走向半壁江山的局面。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔，但谐振腔（ 见光学谐振腔）并非必不可少的组成部分，谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地缩短工作物质的长度，还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模），所以一般激光器都具有谐振腔。

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激光器的分类

按工作介质区分，激光器分为：气体激光器、液体激光器、固体激光器、半导体激光器、光纤激光器等。

光纤激光器占工业激光器的份额比例从2009年的13.7%增长至2018年的51.5%，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。

光纤激光器具有输出激光光束质量好、能量密度高、电光效率较高、使用方便、可加工材料范围广、综合运行成本低等诸多优势。因此广泛应用于雕刻、打标、切割、钻孔、熔覆、焊接、表面处理、快速成形等材料加工领域，被誉为“第三代激光器”。

2018年光纤激光器国内市场占有率：美国IPG占比前一，为50.1%；第二名是国内光纤激光器的龙头企业锐科激光，占比17.8%。

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。每个行业都有瓶颈，我们也有瓶颈，我们的瓶颈是缺两个核心技术：一是激光合成技术，目前我国有些单位在做，突破不明显。

超快激光的特点、应用及市场前景分析

实际上，纳秒、皮秒、飞秒都是时间单位，1ns＝10-9s，1ps＝10－12s，1fs＝10－15s。这个时间单位，表示的是一个激光脉冲的脉冲宽度，简言之就是在如此短暂的时间内输出一个脉冲激光。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。由于其输出单脉冲时间非常非常短，因此这样的激光称为超快激光。当把激光能量集中在如此短的时间内，会获得巨大的单脉冲能量和极高的峰值功率，在进行材料加工时，会很大程度上避免长脉宽、低强度激光造成材料熔化与持续蒸发现象（热影响），可以大大提高加工质量。

在工业上，通常将激光分成连续波（CW）、准连续（QCW）、短脉冲（Q－Switched）、超短脉冲（Mode－Locked）四类。连续波以多模连续光纤激光器为代表，占据了当前工业市场的大部分份额，广泛应用于切割、焊接、熔覆等领域，具有光电转换率高、加工速度快等特点。Nd:YVO4（掺钕钒酸钇）：低功率应用较广泛的固体激光器，工作波长一般为1064nm，可以通过KTP,LBO非线性晶体倍频後产生532nm绿光的激光器。准连续波又称长脉冲，可产生ms～μs量级的脉冲，占空比为10％，这使得脉冲光具有比连续光高十倍以上的峰值功率，对于钻孔、热处理等应用来说非常有利。短脉冲指的是ns量级的脉冲，广泛的应用于激光标刻、钻孔、激光测距、二次谐波的产生、军事等领域。超短脉冲则是我们所说的超快激光，包括达到ps、fs量级的脉冲激光。