形形色色的激光器

能够产生激光的系统，我们称之为激光器。由于科学技术的发展，激光器的设计和制造也日趋完善，名目繁多的各种型号的激光器，像雨后春笋般地不断涌现。

坚固耐用的固体激光器

固体激光器的工作物质是在作为基质材料的晶体或玻璃中均匀掺入了少量的激活离子。例如，红宝石三能级系统中的铬离子、钕玻璃四能级系统中的钕离子等。因此，又称为固体离子激光器。

固体材料的活性离子密度介于气体和半导体之间。固体材料的亚稳态寿命比较长，自发辐射的光能损失小，贮藏能源的能力较强。另外，固体材料的荧光线较宽，可以获得超短脉冲的超强激光辐射。在固体激光器中，红宝石是三能级系统，其余大都是四能级系统。

固体激光器通常用泵灯进行光激励，所以寿命和效率受到泵灯的限制。因为固体器件小而坚固，脉冲辐射功率很高，所以应用范围较广泛。

小巧玲珑的半导体激光器

在固态物质中，允许大量电子自由自在地在它里面流动的叫导体；只允许极少数电子通过的叫绝缘体；导电性低于导体又高于绝缘体的叫半导体。激光工作物质采用半导体的激光器叫半导体激光器。

半导体本身是一种固体，发光机理本质上与固体激光器没有多大差别。半导体激光器体积小、重量轻、寿命长、结构简单，因此，特别适合在飞机、军舰、车辆和宇宙飞船上使用。有些半导体激光器可以通过外加的电场、磁场、温度、压力等作用改变激光的波长。

半导体激光器的波长范围为0.32至34微米，比较宽广。它能将电能直接转换为激光能，效率能够达到10％以上。由于半导体激光器发展迅速，一般广泛应用于激光通信、测距、雷达、模拟、警戒、引燃引爆和自动控制等方面。

结构简单的气体激光器

以气体为工作物质的激光器称为气体激光器。它是品种最多、应用较广泛的一种激光器。单色性和相干性都比较好，能够长时间较稳定地工作，大都能连续地工作。激光波长已达数千种，广泛分布在紫外到远红外波段范围。一般说来，气体激光器结构简单、造价低廉、操作方便，在民用和科学研究中，比如在工农业、医学、精密测量、全息技术等方面应用很广。

气体激光工作物质有原子、离子和分子气体三大类。在气体激光介质中，除激活成分外，一般还掺入适量辅助气体，用来提高激光输出功率，改善激光性能和延长激光器寿命等。

气体激光器有电能、热能、化学能、光能、核能等多种激励方式。电能激励中又有直流电、交流电、射频放电等方式之分。

功率巨大的化学激光器

通过化学反应实现粒子数反转的激光器叫化学激光器。尽管它的工作物质大多使用气体，也有用液体的，结构大多数和气体激光器相似。但是，在化学反应的引发、粒子数反转过程等方面有其特殊性，尤其必须通过化学反应实现激光器的运转，所以，并不把它并入气体激光器。

化学物质本身蕴藏巨大的化学能，它能在单位体积内集中大量的能量，当化学能直接转换为受激辐射时，就可以获得高能激光。另外，它的装置体积不大，重量又轻，很受军方青睐。

波长极短的准分子激光器

“准分子”不同于一般稳定分子，它并不是真正的分子，在自然界的正常状态中也不存在。准分子是人工制造的一种仅能在激发态情况下以分子形式存在，而在基态情况下离解成原子的不稳定复合物。

准分子激光器是20世纪70年代以来新崛起的一种高能脉冲器件，从发展来看前途很大。尤其是准分子激光器件的波长大多分布在紫外区，波长又可调，可望在受控核聚变、同位素分离、等离子体诊断、有机物的冷光滑机械加工、星际通信、光武器等方面一展身手。

与众不同的自由电子激光器

所谓“自由电子激光器”，是指一种高功率连续可调谐的新颖激光器件，需要用加速器等复杂设备。这种激光器从理论到实验还尚不成熟。

自由电子激光器的工作机制与众不同，它是从加速器中获得几千万电子伏特的高能调整电子束，这些调整电子束经过周期性磁场，形成不同能态的能级，然后在它们之间实现粒子数反转并产生受激辐射。

自由电子不受原子核的束缚，自由电子的运动比较自由，它的能级结构与束缚电子的固定能级结构相比，自由而不受限制。因此，激光辐射波长或频率随电子能级的变化就可以调谐。

拓展阅读

1977年，美国斯坦福大学用2.4千高斯的超导磁场、43兆电子伏特能量的电子束，在波长3.4微米处，获得了0.36瓦的激光平均功率和7千瓦的峰值功率。