激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明，具有亮度高、颜色纯、能量大的特点，被誉为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”，广泛应用于打标、焊接、切割等领域。

激光器是用来产生激光的部件，是激光设备中最核心的零部件。激光器的价值在成套激光加工装备总价值的20%-40%，甚至更高。

那么，激光器有哪些种类呢？不同种类的激光器有什么不同的应用呢？

1、激光器的种类

激光器种类繁多，分类标准各异，但以增益介质、运转方式、泵浦方式和输出波长为标准的分类方式最为常见。

按照增益介质的不同，激光器可分为固体、气体、液体激光器等。从这些种类来看，不同激光器性能特点各异，但是固体类的激光器优势更为显著。固体激光器的稳定性好、功率高、后期维护成本较低，应用场景广泛。液体激光器激光波长可调范围 大，但功率上限低、且高维护成本限制了其规模化应用；气体激光器很难实现高功率输出，应用空间难以持续扩展。

我们一起来看看具体的分类。

（1）固体激光器（Solid state laser）一般体积小而坚固，脉冲辐射功率较高，应用范围较广泛。如：Nd:YAG激光器。Nd（钕）是一种稀土族元素，YAG代表钇铝石榴石，晶体结构与红宝石相似。还有Tm:YAG，Ho:YAG，Ho:YAG 等等。

（2）半导体激光器（Semiconductor laser）体积小、重量轻、寿命长、结构简单，特别适于在飞机、军舰、车辆和宇宙飞船上使用。半导体激光器可以通过外加的电场、磁场、温度、压力等改变激光的波长，能将电能直接转换为激光能，所以发展迅速。

（3）气体激光器（Gas laser）是其中通过气体释放电流以产生相干光的激光器。单色性和相干性较好，激光波长可达数千种，应用广泛。气体激光器结构简单、造价低廉、操作方便。在工农业、医学、精密测量、全息技术等方面应用广泛。气体激光器有电能、热能、化学能、光能、核能等多种激励方式。

（4）液体染料为工作物质的染料激光器（Dye laser）于1966 年问世，广泛应用于各种科学研究领域。现在已发现的能产生激光的染料，大约 500 种左右。这些染料可以溶于酒精、苯、丙酮、水或其他溶液。它们还可以包含在有机塑料中以固态出现，或升华为蒸汽，以气态形式出现。所以染料激光器也称为 “ 液体激光器 ” 。染料激光器的突出特点是波长连续可调。燃料激光器种类繁多，价格低廉，效率高，输出功率可与气体和固体激光器相媲美，应用于分光光谱、光化学、医疗和农业。

（5）化学激光器（Chemical Laser）有些化学反应产生足够多的高能原子，就可以释放出大能量，可用来产生激光作用。这主要是武器应用。比如氟化氢激光器能够提供兆瓦范围内的连续输出功率。

（6）自由电子激光器（Free electron laser） 这类激光器比其他类型更适于产生很大功率的辐射。它的工作机制与众不同，它从加速器中获得几千万伏高能调整电子束，经周期磁场，形成不同能态的能级，产生受激辐射。

（7）准分子激光器（Excimer laser，其实也属于气体激光之一）是一种紫外气态激光，处于激发态的惰性气体和另一种气体（惰性气体或卤素）结合的混合气体形成的分子，向其基态跃迁时发射所产生的激光，称为准分子激光。准分子激光属于低能量激光，无热效应，是方向性强、波长纯度高、输出功率大的脉冲激光，光子能量波长范围为157－353纳米，脉冲时间为几十纳秒，属于紫外光。最常见的波长有157 nm、193 nm、248 nm、308 nm、351-353 nm。

（8）光纤激光器（Fiber laser）利用光纤中的增益介质（稀土元素）提供光信号的放大。光纤激光器有单端泵浦和双端泵浦两种，后者的输出功率可以达到更高。还在研发中的相干合成技术可以进一步扩展输出功率。

（8）从连续性来分类有连续激光（Continuous laser）和脉冲激光（Pulsed laser and Ultrashort pulsed laser）, 脉冲激光：纳秒 (10e-6秒), 皮秒 (10e-9秒), 和 飞秒 (10e-12秒)甚至阿秒 (10e-15秒)激光。

连续激光、较长脉冲激光和超短脉冲激光，同样作用在目标表面上，热效应差异很大。

（9）量子点激光器，是一种对注入载流子具有三维量子限制结构的半导体激光器。

量子点激光器具有输出光谱纯度高、转换效率高、阈值电流低、干涉性强、调制速率高、温度稳定性好、抗反射性优、通信保密性优等特点，综合性能优于传统半导体激光器，也优于量子阱激光器和量子线激光器，极具有应用前景，在新一代光通信技术与光互连技术方面可发挥重要作用。

（10）其他类型的激光还有很多，拉曼激光（Raman laser）、金属蒸汽激光（Metal-vapor lasers），等等。针对不同的应用，还会有很多细分技术。

作为工业4.0的基础，激光器将会有越来越大的作为。

那么，这些激光器在现代的工业和科技中具体有着怎样的应用呢？我们简单来说一说固体激光器、半导体激光器、量子点激光器和光纤激光器的应用。

2、不同激光器的应用

固体激光

固体激光器的增益介质为激光晶体或掺杂玻璃。它是最早诞生的激光器类型，自1960 年第一台红宝石激光器诞生以来，已经度过了六十多年的漫长岁月，时至今日技术已基本趋于成熟。且它的波长覆 盖范围广，从紫外到红外基本全覆盖。

得益于固体激光器波长选择范围广，且具有窄脉宽、高峰值功率等优点，被广泛应用于微纳加工领域 （加工精度可达微米、纳米级别）。但国内固体激光器起步相对较晚，且受制于技术发展等因素的影响，规模化应用相对较少，大都用于 环境、医疗、军事等领域的前沿科学研究。

半导体激光器

半导体激光器可以广泛应用在军用与民用领域，应用于通信、显示、存储、能源、激光加工、仪器仪表、雷达、武器等方面，市场规模持续扩大。预计2020-2025年，全球半导体激光器市场将以9.6%左右的年均复合增速增长，到2025年市场规模将达到251亿元以上，中国半导体激光器市场发展迅速，需求增速以高于全球平均水平增长。

量子点激光器

根据新思界产业研究中心发布的《2022-2026年量子点激光器行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示，随着信息技术飞速发展，市场对信息传输容量、传输安全性等要求不断提高，工业领域对激光器的光电转化效率、能耗等要求也在不断提升，在高端领域，传统半导体激光器已无法满足需求，新型的、性能更优的量子点激光器受到关注。量子点激光器可以应用在高速光通信、量子通信、平面显示、工业制造、激光武器等领域，特别是在量子通信领域，量子点激光器具有重要作用，未来有望替代传统半导体激光器。

在量子点激光器研究方面，我国量子点研究处于国际先进水平，早在2003年，中国科学院上海微系统与信息技术研究所科研人员已经掌握了控制激光器波长在800-1300纳米范围内的有效方法，研制出了温连续激射的量子点激光器。除我国外，2019年，新加坡南洋理工大学科学家开发出可以使胶体量子点在电场的作用下产生激光的方法；2020年，美国加州大学圣巴巴拉分校课题组采用MOCVD方法在Si衬底上直接生长GaAs缓冲层的方法制备Si基量子点激光器。

新思界行业分析人士表示，在量子点激光器产业化发展方面，目前华工科技在我国市场中处于领先地位，具备量子点激光器产业化生产资格，其子公司华工正源拥有一条自主半导体量子点激光器芯片生产线。由于技术壁垒较高，现阶段在我国以及全球市场中，量子点激光器生产企业数量少，随着量子通信产业规模不断扩大，这些领先企业未来发展空间大。

光纤激光器

光纤激光器使用掺杂光纤作为增益介质，它具备光束质量好、输出功率高、散热性好、稳定性优异、 重量体积小、结构简单易于工业化生产等诸多优势，是目前大多数激光应用领域的最优解，主要被用 于宏观加工领域（一般为毫米级别以上尺度的加工）。

光纤激光器的多种优势为其带来了广泛的下游应用空间，在打标、切割、焊接等工业领域已经得到广泛应用，目前正在逐步取代其他激光器。

具体来说，它的应用如下。

汽车工业

汽车工业中，激光技术主要用于车身拼焊、焊接和零件焊接。激光拼焊是在车身设计制造中，根据车身不同的设计和性能要求，选择不同规格的钢板，通过激光截 剪和拼装技术完成车身某一部位的制造，例如前档风玻璃框架、车门内板、车身底板、中立柱等。激 光拼焊具有减少零件和模具数量、减少点焊数目、优化材料用量、降低零件重量、降低成本和提高尺 寸精度等好处，已经被许多大汽车制造商和配件供应商所采用。激光焊接主要用于车身框架结构的焊接，例如顶盖与侧面车身的焊接，传统焊接方法的电阻点焊已经 逐渐被激光焊接所代替。用激光焊接技术，工件连接之间的接合面宽度可以减少，既降低了板材使用 量也提高了车体的刚度。激光焊接零部件，零件焊接部位几乎没有变形，焊接速度快，而且不需要焊后热处理，激光焊接零部 件已经广泛采用，常见于变速器齿轮、气门挺杆、车门铰链等。

航空航天

在航天航空设备的制造中，外壳采用特殊金属材料制成，强度高、硬度高、耐高温，普通的切割手段 很难完成材料的加工，激光切割是一种高效的加工手段，可用激光切割加工飞机蒙皮、蜂窝结构，框架、翼彬，尾翼避板、直升机主旋翼、发动机机匣和火焰筒等。由于激光切割具有精密度高、加工速度快、热影响小、不会产生机械效应等特点，所以在航空发动机 制造的众多方面都有应用，从现在航空发动机的进气道到尾气喷口都有需要应用到现在的激光切割技术。

采用现在的激光切割技术解决了多项航空发动机难加工材料的切割、大型薄壁件群孔高效加工、 零件叶型孔高精度切割、特种表面零件加工等难题，有力的推动了现在航空运载工具，向高性能、轻型化、长寿命、短周期、低成本等方向发展，为现在航空工业的发展增添了不少的动力。长久以来，飞机结构件之间的连接一直采用落后的铆接工艺，主要原因是飞机结构采用的铝合金材料 是热处理强化铝合金(即高强铝合金)，一经熔焊后，热处理强化效果就会丧失，而且晶间裂纹难以避 免。而激光焊接技术的采用，克服了这样的难题，还大大地简化了飞机机身的制造工艺，使机身重量 大大减轻、成本大大下降，激光焊接技术是飞机制造业的一次技术大革命。

钣金加工

钣金行业是激光加工最重要的应用市场之一，加工技术的转型势在必得，这为激光切割机、激光焊接机、激光打标机等激光设备在钣金行业的应用提供了广阔空间。绝大多数的制造行业里，都会涉及钣 金加工，比如机械、电气、仪表、厨卫等。所以，光纤激光器在钣金行业扮演者重要的角色。激光切割机是钣金加工的一次工艺革命，是目前钣金加工的常见手段之一，激光切割机柔性化程度 高，切割速度快，出产效率高，产品出产周期短，为客户赢得了广泛的市场，目前市面上中薄板领域 的加工绝大多数都用上了光纤激光切割机，效率高与精度高的特点使得其广受推崇，甚至厚板领域也 取代了部分等离子和火焰的市场。

随着对钣金焊接的焊接强度和外观要求越来越高，特别是对于附加值高、对焊接质量要求高的零件，传统的焊接方法不可避免地会带来工件因热量输入大而变形等问题，需要大量的打磨和成型方法，导致成本上升。激光焊接具有极高的能量密度和极低的热影响区，不仅显著提高了焊接效率，而且提高了质量，减少了后处理时间。因此，激光焊接在现代钣金制造中的应用越来越普及。

结语

凭借出色的综合性能，光纤激光器迅速在工业激光器市场得到了放量，目前已经占据了工业激光器市场半壁以上江山。随着传统替代和新兴应用场景的不断开发，光纤激光器在全球的市场占比有望进一步提升。

来源：行业观察，光纤升级，新思界网