激光技术已经从方方面面进入人们的生活，但是激光发生器的种类繁多，每种的波长不同，特性也不同，因此应用的领域也各有不同。相信大多数人面对纷繁复杂的激光发生器类型都会感到有些头疼。因此本文就各类激光发生器的特点和实际应用进行一一归纳和讲解。
根据工作介质不同，激光发生器分为固体、气体、染料、二极管、光纤、自由电子激光发生器6种类型，其中固体、气体激光器又有较多细分，除自由电子激光器外，各类激光器的基本工作原理相同，均由泵浦源、光学谐振腔和增益介质组成。
固体激光发生器
在固体激光发生器中，一般采用光作为泵浦源，能产生光的晶体或玻璃称为工作材料。工作材料由基质和激活离子组成，基质材料为激活离子提供适宜的生存和工作环境，激活离子完成激光的产生过程。常用的激活离子主要有过渡金属离子，如铬、钴、镍等离子和稀土金属离子，如钕离子。镀有介质膜的反射镜作为谐振腔镜，其中一种为全镜，另一种为半镜。当采用不同的激活离子、不同的基质材料和不同波长的光激发时，就会发射出各种不同波长的激光。
红宝石激光发生器输出的激光波长为694.3nm，光电转换率较低，仅为0.1%。但它的荧光寿命长，有利于储能，能输出较高的脉冲峰值功率。笔芯粗细、手指长的红宝石棒产生的激光，可以轻易穿透铁皮。在更高效的YAG激光系统出现之前，红宝石激光系统被广泛应用于 激光切割 以及钻孔。另外，694nm的光容易被黑色素吸收，因此红宝石激光也用于色素性病变（皮肤斑点）的治疗。
由于钛宝石的晶体特性，钛宝石激光发生器具有很宽的可调谐范围（也就是可调谐波长范围），可以根据需要输出波长为660nm-1200nm的光。再加上倍频技术的成熟（可以将光的频率提高一倍，也就是波长减半），波长范围可以扩展到330nm-600nm。钛宝石激光系统在飞秒光谱、非线性光学研究、白光产生、太赫兹波产生等方面都有应用，在医疗美容方面也有应用。
YAG是钇铝石榴石的简称，是目前最优秀的激光晶体基质，掺入钕（Nd）后，可输出 1064nm 光，最大连续输出功率可达1000w。早期采用惰性气体闪光灯作为泵浦源，但闪光灯泵浦方式光谱范围宽，与增益介质吸收光谱重合度差，热负荷大，导致光电转换率低。所以现在采用LD（激光二极管）泵浦，可以达到高效率、高功率、长寿命。Nd：YAG激光发生器可用于治疗血管瘤，抑制肿瘤生长。但对组织的热损伤是非选择性的，在凝固肿瘤血管的同时，多余的能量也会损伤周围的正常组织，而且手术后易留有疤痕。所以Nd：YAG激光多用于外科、妇科、耳鼻喉科，在皮肤科应用较少。
Yb:YAG，将镱（Yb）掺杂到YAG中，可以输出1030nm的光。Yb:YAG的泵浦波长为941nm，与输出波长非常接近，可以实现91.4%的泵浦量子效率，并且泵浦产生的热量被抑制到 10% （输入能量大部分转换成输出能量，小部分变成热量，也就是说转换效率很高），也就是25%到 30% Nd：YAG、Yb：YAG已成为最受关注的固体激光介质之一，而LD泵浦高功率Yb：YAG固体激光发生器已成为新的研究热点，并被视为发展高效率、高功率固体激光发生器的主要方向之一。
YAG除上述两种外，还可掺杂钬（Ho）、铒（Er）等。Ho:YAG产生的是人眼安全的2097nm和2091nm激光，主要用于光通讯、雷达和医疗等应用。Er:YAG输出2.9μm的光，人体对此波长的吸收率较高，在激光手术和血管手术方面有很大的应用潜力。
气体激光发生器
气体激光发生器是使用气体作为增益介质的激光系统，一般泵浦气体放电。气体种类包括原子气体（氦氖、稀有气体离子和金属蒸气）、分子气体（氮气和二氧化碳）、准分子气体，并通过化学反应提供。
氦氖激光发生器（HeNe）采用75%以上He和15%以下Ne的混合气体作为增益介质，根据工作环境不同，可发射绿光（543.5nm）、黄光（594.1nm）、橙光（612.0nm）、红光（632.8nm）及3种近红外光（1152nm、1523nm和3391nm），其中以红光（632.8nm）最为常用。氦氖激光发生器输出的光束呈高斯分布，光束质量非常稳定，虽然功率不高，但在精密测量领域有很好的表现。
常见的稀有气体激光发生器有氩离子（Ar+）和氪离子（Kr+）。其能量转换率可达0.6%，可长期连续稳定输出30-50w的功率，寿命超过1000h。主要用于激光显示、拉曼光谱、全息、非线性光学等研究领域，以及医学诊断、印刷分色、计量材料加工和信息处理等。
金属蒸气激光发生器以铜蒸气为例，铜蒸气激光发生器主要输出绿光（510.5nm）和黄光（578.2nm），平均功率可达100w，峰值功率可达100kw，其主要应用领域是染料激光发生器的泵浦源，此外还可用于高速闪光摄影、大屏幕投影电视、材料加工等。
氮分子激光发生器采用氮气作为增益介质，可发射337.1nm、357.7nm、315.9nm的紫外光，峰值功率可达45kw。可作为有机染料激光发生器的泵浦光源，在同位素的激光分离、荧光诊断、超高速摄影、污染检测、医疗保健、农业育种等方面也有广泛的应用。由于其波长短，更容易聚焦得到微小的光斑，还可以用来加工亚微米级的元件。
使用的增益介质 CO2 激光发生器为二氧化碳与氦、氮混合气体，可输出以9.6μm、10.6μm波长为中心的远红外光，该发生器能量转换率高，输出功率可从几瓦到几万瓦，极高的光束质量使得 CO2 激光发生器广泛应用于材料加工、科学研究、国防和医学。您将会遇到不同的 CO2 激光切割机 和 激光雕刻机 用于在日常生活和商业中雕刻和切割木材、中密度纤维板、胶合板、织物、皮革、玻璃、塑料和丙烯酸。
准分子是不稳定的分子，在谐振腔内充满不同稀有气体和卤素气体的混合物，可产生不同波长的激光。激发通常用相对论电子束（能量大于200keV）或横向快速脉冲放电实现。当激发态准分子不稳定分子键断裂，解离为基态原子时，激发态的能量以激光辐射的形式释放出来。在医疗、光通讯、半导体显示、遥感、激光武器等领域有着广泛的应用。
化学激光发生器是利用化学反应释放的能量实现粒子数反转的一类特殊气体激光系统。它们大多工作在分子跃迁模式，典型的波长范围在近红外至中红外光谱区。其中最重要的是氢氟酸（HF）和氘氟化物（DF）装置。前者可输出15至2.6微米之间3.3条以上的谱线；后者在25至3.5微米之间约有4.2条谱线。这两种装置目前都能够达到数兆瓦的输出。由于其能量巨大，一般用于核工程和军事领域。
染料激光发生器
染料激光发生器使用有机染料作为激光介质，通常是液体溶液。染料激光发生器通常可以使用比气态和固态激光介质更宽的波长范围。它们的宽带宽使其特别适合可调谐和脉冲激光发生器。然而，由于其介质寿命短、输出功率有限，它基本上被钛蓝宝石等波长可调的固态激光器所取代。
二极管激光发生器
半导体激光发生器是利用半导体材料作为工作物质的激光系统。激发方式有电注入、电子束激发和光泵浦3种。体积小、价格低、效率高、寿命长、功耗低，可用于电子信息、激光打印、激光笔、光通讯、激光电视、小型激光投影机、电子信息、集成光学等领域。
光纤激光发生器
光纤激光发生器是指使用稀土元素掺杂的玻璃光纤作为增益介质的一类激光系统。它广泛应用于金属和非金属的印刷、打标、雕刻、钻孔、切割、清洗、焊接（钎焊、水淬、熔覆和深焊）、军事、国防和安全、医疗设备、大型基础设施以及作为其他激光源的泵浦。您将会遇到 光纤激光雕刻机 个性化的文字和图案， 光纤激光切割机 对于金属制造， 光纤激光清洗机 用于除锈、脱漆和去除涂层， 光纤激光焊接机 适用于您生活中的金属接头。
自由电子激光发生器
自由电子激光发生器是一种不同于传统激光发生器的新型高功率相干辐射源，它不需要气体、液体或固体作为工作物质，而是直接将高能电子束的动能转换成相干辐射能。因此也可以认为自由电子激光发生器的工作物质就是自由电子。它具有高功率、高效率、宽范围的波长调谐和超短脉冲的时间结构等一系列优异特性，除它以外，还没有一种激光发生器能同时具备这些特点，在物理研究、激光武器、激光聚变、光化学、光通讯等领域有着相当可观的应用前景。
