一文带你了解激光——激光的原理及应用

　　是二十世纪继核能、半导体、计算机后又一重大发明，并凭借其良好的单色性、方向性、亮度等特质被广泛应用于工业制造、生物医疗等领域，被誉为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。自

　　激光又名“镭射”它的全名是“受激辐射光放大”。1917年爱因斯坦提出“受激发射”理论，一个光子使得受激原子发出一个相同的光子基础。1960年美国加利福尼亚州休斯航空公司实验室的研究员梅曼发明了世界上第一台红宝石激光器。1961年中国第一台激光器诞生于王大珩领导的长春光机所。1965年贝尔实验室发明了第一台YAG（固体）激光器。

　　某些物质原子中的粒子受光或电的激发，由低能级的原子跃迁为高能级原子，当高能级原子的数目大于低能级原子的数目，并由高能级跃迁回低能级时，就放射出相位、频率、方向等完全相同的光，这种光叫做激光。当泵浦光照射时，基态离子吸收特定波长的光跃迁到E3能级，随后迅速通过无辐射跃迁跃迁到E2能级，在这个能级上可以聚集较多的离子。当外界泵浦足够强的时候，会在E2能级和E1能级间形成粒子数反转，即E2能级上离子数量比E1能级多。在实现粒子数反转后，每一个能量为hν的外来光子都将激发E2能级上的一个原子使其跃迁到基态，同时释放一个能量为hν的光子，光子总能量不断倍增，从而实现了受激辐射放大（增益）过程。

　　激光器是激光的发生装置，主要由泵浦源、增益介质、谐振腔等组成。泵浦源为激光器的激发源，谐振腔为泵浦光源与增益介质之间的回路，增益介质指可将光放大的工作物质。在工作状态下增益介质通过吸收泵浦源提供的能量，经谐振腔振荡选模输出激光。

　　激光器是激光加工装备的核心部件，在激光加工装备的成本构成中具有举足轻重的地位。激光器按照工作物质、输出波段和输出类型可分为许多种类。

　　激光器按工作物质可分为固体激光器（红宝石Al2O3，钇铝石榴石激光器）、液体激光器（染料激光器）、气体激光器（氦氖激光器，氩离子激光器等）、半导体激光器、光纤激光器、自由电子激光器。按输出波段可将激光器分为远红外激光器、中红外激光器、近红外激光器、可见激光器、近紫外激光器、真空紫外激光器。按输出类型可分为：连续波激光器、准连续激光器、短脉冲激光器、超短脉冲激光器。

　　激光技术作为现代制造业的先进技术之一，具有传统加工方式所不具有的高精密、高效率、低能耗、低成本等优点，在加工材料的材质、形状、尺寸和加工环境等方面有较大的选择空间，能较好地解决因材质不同而引发的加工、精炼等方面的技术问题。随着激光器技术和激光微加工应用技术不断发展，激光加工技术能够在更多领域替代传统机械加工，激光精细微加工则凭借其精度更高、柔韧性更强、热效应更小、适用面更广等优点，逐渐成为了高端制造领域的核心加工技术。

　　在激光应用方面，激光技术可以广泛应用于切割、焊接、钻孔、打标、雕刻、测量、诊断等领域，我国的产业升级已是箭在弦上，在微焊接、精密测量、生物医疗诊断、芯片制造多个领域对激光技术的需求在不断攀升，激光技术进入高速发展的新进程。

　　从激光行业的发展来看，激光技术已经广泛地应用于消费电子、3D打印、半导体、新能源、显示、生物医疗、激光检测等领域，国内的许多企业已经具备了和国外企业一较高下的实力，在国际激光产业领域的影响力也越来越强。

　　总而言之，激光已经在某些领域发挥了至关重要且不可替代的作用，越来越多的行业领域开始重视激光技术的应用，这就使得国内的激光产业公司不断加强在激光技术研发领域的投入，激光产业领域的竞争也愈来愈激烈。对于我国激光产业发展而言，这无疑是一个积极的信号，在此背景下，我们可以更快的缩小与国际同行间的差距，填补自己的技术空缺，为我国科学技术的发展提供重要的技术支撑。