激光器原理

激光器除自由電子激光器外，各種激光器的基本工作原理均相同。產生激光的必不可少的條件是粒子數(shù)反轉和增益大于損耗，所以裝置中必不可少的組成部分有激勵（或抽運）源、具有亞穩(wěn)態(tài)能級的工作介質兩個部分。激勵是工作介質吸收外來能量后激發(fā)到激發(fā)態(tài)，為實現(xiàn)并維持粒子數(shù)反轉創(chuàng)造條件。激勵方式有光學激勵、電激勵、化學激勵和核能激勵等。工作介質具有亞穩(wěn)能級是使受激輻射占主導地位，從而實現(xiàn)光放大。目前激光產業(yè)鏈上游和中游的國產替代進程較快，中低端激光器件和激光器產品單價呈現(xiàn)明顯的降價趨勢：激光器件方面，2009-2017年IPG每瓦特的芯片成本下降了80%，年均降幅18%。激光器中常見的組成部分還有諧振腔，但諧振腔（ 見光學諧振腔）并非必不可少的組成部分，諧振腔可使腔內的光子有一致的頻率、相位和運行方向，從而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地縮短工作物質的長度，還能通過改變諧振腔長度來調節(jié)所產生激光的模式（即選模），所以一般激光器都具有諧振腔。

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納秒脈沖激光器的概念

納秒脈沖激光器就是指激光器的脈沖時間或脈沖寬度很短，處于納秒量級。

納秒(ns)脈沖紅外光纖激光器的多功能性是眾所周知的，它們是大多數(shù)工業(yè)打標和雕刻應用的理想選擇。傳統(tǒng)觀點認為焊接和連接需要具有高脈沖能量的毫秒級長脈沖，但顯然并不是這樣！納秒激光器很少在材料連接領域應用，但它們在連接超薄材料時的確非常出色。如果注入電流足夠大，則會形成和熱平衡狀態(tài)相反的載流子分布，即粒子數(shù)反轉。

超快激光的特點、應用及市場前景分析

實際上，納秒、皮秒、飛秒都是時間單位，1ns＝10-9s，1ps＝10－12s，1fs＝10－15s。這個時間單位，表示的是一個激光脈沖的脈沖寬度，簡言之就是在如此短暫的時間內輸出一個脈沖激光。由于其輸出單脈沖時間非常非常短，因此這樣的激光稱為超快激光。激光器工作物質根據(jù)工作物質物態(tài)的不同可把所有的激光器分為以下幾大類：①固體激光器（晶體和玻璃），這類激光器所采用的工作物質，是通過把能夠產生受激輻射作用的金屬離子摻入晶體或玻璃基質中構成發(fā)光中心而制成的。當把激光能量集中在如此短的時間內，會獲得巨大的單脈沖能量和極高的峰值功率，在進行材料加工時，會很大程度上避免長脈寬、低強度激光造成材料熔化與持續(xù)蒸發(fā)現(xiàn)象（熱影響），可以大大提高加工質量。

在工業(yè)上，通常將激光分成連續(xù)波（CW）、準連續(xù)（QCW）、短脈沖（Q－Switched）、超短脈沖（Mode－Locked）四類。連續(xù)波以多模連續(xù)光纖激光器為代表，占據(jù)了當前工業(yè)市場的大部分份額，廣泛應用于切割、焊接、熔覆等領域，具有光電轉換率高、加工速度快等特點。準連續(xù)波又稱長脈沖，可產生ms～μs量級的脈沖，占空比為10％，這使得脈沖光具有比連續(xù)光高十倍以上的峰值功率，對于鉆孔、熱處理等應用來說非常有利。短脈沖指的是ns量級的脈沖，廣泛的應用于激光標刻、鉆孔、激光測距、二次諧波的產生、軍事等領域。是利用在氣體工作物質內發(fā)生的氣體放電過程來實現(xiàn)粒子數(shù)反轉的，整個激勵裝置通常由放電電極和放電電源組成。超短脈沖則是我們所說的超快激光，包括達到ps、fs量級的脈沖激光。