自從1960年第一台激光器誕生以來,世界上已有各種各樣激光器千百種。按照激光器的工作物質不同來分類,可以分為固體激光器、氣體激光器、液體激光器和半導體激光器等幾大類。按照激光器中所采用的激勵方式不同來分類,可以分為光激勵式激光器、電激勵式激光器、化學反應激勵式激光器、熱能激勵式激光器及核能激勵式激光器等幾大類。按照激光器的工作方式不同來分類,可以分為單脈衝式激光器、重複脈衝式激光器、連續式激光器、Q突變式激光器、單模激光器、穩頻激光器及鎖模激光器等幾大類。按照激光器輸出激光的波長範圍不同來分類,可以分為紫外激光器、近紫外激光器、可見光激光器、近紅外激光器、中紅外激光器、遠紅外激光器等幾大類。此外,還有其它分類方式。
激光器的種類,可以從多種不同方麵加以分類,但從本質上來看,按照激光器的工作物質來區分是基本的。激光器的工作物質有幾百種材料組態,一旦工作物質選定,可能采取的激勵方式、工作狀態和輸出激光波長範圍也就隨之確定下來。下麵,我們就從激光器工作物質的方麵來認識一下激光器的“兄弟姐妹”。
固體激光器 這類激光器的工作物質是具有特殊發光能力的高質量的光學晶體或光學玻璃,裏麵摻入具有發射激光能力的金屬離子。固體激光器通常采用光學激勵或光泵激勵,就是利用脈衝氙燈或連續氪弧燈這樣的氣體放電光源作為激勵的泵浦光源,通過適當的聚光器係統,把泵浦光會聚到固體工作物質中,使工作物質達到粒子數反轉並進而產生激光。在現階段水平上,常用的固體激光器主要有紅寶石激光器、摻釹釔鋁石榴石激光器和釹玻璃激光器等。
紅寶石激光器是世界上第一種激光器。40多年來,這種激光器一直廣泛地應用著。這種激光器的工作物質紅寶石是通過把3價鉻離子摻入剛玉晶體(Al2O3)而人工製成的。紅寶石呈棒狀,直徑為1厘米左右或更粗,長為幾厘米到幾十厘米。紅寶石的長短粗細,可以根據設計要求來選用。紅寶石棒的兩個端麵磨得很平很光滑,並且相互平行。有的采用單獨製成的反射鏡作為諧振腔的兩個反射鏡,有的直接在紅寶石棒兩個端麵上鍍反射膜作為反射鏡,其中一個反射率為100%,另一個稍低些。這種激光器采取光泵激發方式,可以是連續的,也可以是脈衝的。紅寶石激光器發射的激光是波長為0.6943微米(6943埃)的紅色光。
摻釹釔鋁石榴石激光器的工作物質是將3價釹離子摻入釔鋁石榴石晶體而人工製成的,是具有4個能級的激活媒質係統,因而所需要的激發能量比紅寶石要低。這種激光器的發射波長為1.06微米的近紅外激光。這種激光器的工作方式,主要用於連續的或較高重複頻率脈衝式的運轉,可以獲得較高的連續功率或平均功率。
釹玻璃激光器的工作物質是把3價釹離子摻入優質光學玻璃而製成的,也是具有4個能級的激活媒質係統,因而所需要的激發能量也比紅寶石低。這種激光器的發射波長也是1.06微米的近紅外激光。這種激光器的工作方式,主要用於單脈衝式運轉。由於工作物質的尺寸可以做得較大,因此可獲得較高的脈衝能量和脈衝功率輸出。這種器件的規模也可做得很大。
固體激光器的優點是輸出功率高,廣泛地應用於工業加工生產方麵,如微型打孔、焊接和切割等。固體激光器可以做得小而堅固,所以很適合在軍事上應用,如測距、雷達方麵常用重複頻率的巨脈衝激光器。固體激光器的缺點是它發出的激光的相幹性和頻率的穩定性都不如氣體激光器。
氣體激光器 這類激光器的“個性”較為隨和,對於“吃穿用”不那麼挑剔。氣體激光器可采用的工作物質最多,可以采用原子氣體、分子氣體和離子氣體,因此可相應地稱為原子氣體激光器、分子氣體激光器和離子氣體激光器。氣體激光器的激勵方式也多樣化,一般主要利用氣體放電進行激勵。這種激光器所發射的激光波長分布也最廣。目前水平較高的品種有氦氖激光器、二氧化碳激光器、氮激光器、水蒸氣激光器、氰化氫激光器等。