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；随着飞机、汽车工业向复合材料的转变，高功率激光器渗透率的持续提升。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；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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激光器的三大环节

激光产业链从上游材料、器件——中游激光器——下游激光设备可分为三大环节：

1）上游为***材料和器件，包括激光芯片、泵浦源、谐振腔、特种光纤等有源器件，合束器、隔离器等无源器件，晶体材料、半导体复合材料等介质材料等，除此之外还包括其他光学器件、电子元器件、机械元器件和激光控制系统；

2）中游为激光器，包括光纤激光器、半导体激光器和其他固体激光器等。国内激光器***公司包括锐科激光（光纤激光器）、创鑫激光（光纤激光器）、杰普特（光纤激光器）、华日激光（超快激光器）；对于国内***企业来说，基本拥有自我垂直整合能力，意味着我的产业链具有技术方案的设定权，也有价格制定权。海外激光器***包括IPG（光纤激光器）、nlight（光纤激光器）等；

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。国内激光设备***公司包括大族激光（3C电子为主）、华工科技（切割焊接）、亚威股份（切割焊接）、帝尔激光（光伏激光开槽）、激光雷达、铂力特（激光3D打印）、光峰科技（激光显示）等；海外激光装备***包括德国通快（激光装备）、Amada（激光装备）、瑞士百超（激光装备）、Velodyne（激光雷达）、ASML（激光装备）等。激光器：激光设备很***的零部件激光被誉为“快的刀、亮的光、准的尺”。

激光新应用--石材加工

近几年，随着国内激光技术的飞速发展，激光器生产制造工艺的不断成熟，激光器应用行业也愈加广泛，并逐渐走进了我们的生活。从起初的科研，到如今较为普遍的3C，再到客户定制的各类个性化产品，激光加工应用切切实实的来到了我们的日常生活中。 本篇我们来讲一讲有关激光在石材方面的应用。光学材料中芯片、有源光纤等在原材料成本构成中占比较高，对激光器的生产成本有较大影响。一直以来，比较普遍的石材加工方式有打磨、喷砂、雕刻，但是这些加工方式，经过多年的实践应用，都存在或多或少的缺点。比如耗费人工大、产品一致性不高、加工精细度不够等问题。近几年，随着激光打标机在玉石加工行业的应用探索，紫外激光打标机已经能有效的解决部分问题。

 比如：一、对于以往“喷砂”这道工艺极其耗费人力的问题。 激光打标工艺省去了刻字、贴纸、喷砂、去纸等工序。 二、对于“机械雕刻”工艺中容易产生裂纹的问题。2）中游为激光器，包括光纤激光器、半导体激光器和其他固体激光器等。 激光加工中的窄线宽、高峰值功率则能把裂纹控制在肉眼无法观察出的范围内。 三、对于“雕刻不能加工小尺寸图案”的问题。 激光雕刻机的窄线宽，高峰值功率也能很好的予以解决。 实例：搭配贝林低功率紫外激光器（LP106 5W-40KHZ）的打标机加工圆形黑玛瑙。

为了追求加工速度，增加单位产能，盲目的提高平均功率是不可取的。玛瑙为黑色材质，对加工过程中产生的热量吸收较好，如果盲目增加平均功率，而不注意脉宽的压缩，只能使玛瑙吸收更多的热量，这样一会导致玛瑙表面开裂，二会使粉尘熔融粘在珠子表面，使材料报废。也可以采用注入锁定来稳定激光器的频率，也就是将另一个激光器中产生的具有非常稳定频率的光束注入到谐振腔中。但是目前纳秒紫外脉冲激光器的脉宽基本是随着平均功率的增加而增大的，而且受限于目前的Q开关技术，纳秒激光器的脉宽窄也就在10ns以内。

纳秒脉冲光纤激光器的国内外研究现状

光纤激光器按激光输出特性可分为连续光纤激光器和脉冲光纤激光器两种。其中脉冲光纤激光器根据其脉冲形成原理又可分为调 Q 光纤激光器(脉冲宽度为 ns 量级)和锁模光纤激光器(脉冲宽度为 ps 或 fs 量级)。激光的英文laser这个词是由开始的首字母缩略词LASER演变而来，LASER的意思是“受激辐射光放大器”英文的单词的缩写简略。国外开展调 Q 光纤激光器研究的单位主要有英国 Southampton 大学、美国 Illinois 大学、台湾国立大学、美国 IPG 公司、德国 JENOPTIK 公司等。国内开展调 Q 光纤激光器研究的单位主要有南开大学、天津大学、电子科技大学、上海光机所、西安光机所、北京工业大学等。