單脈沖激光指的是幾分鐘才輸出一個(gè)脈沖的激光，重頻激光指的是每分鐘輸出幾次到每秒輸出數(shù)百次甚至更高的激光。

一、氣體激光器

1.He-Ne激光器：典型的惰性氣體原子激光器，輸出連續(xù)光，譜線有632.8nm（最常用），1015nm，3390nm，近來又向短波延伸。這種激光器輸出地功率最大能達(dá)到1W，但光束質(zhì)量很好，主要用于精密測量，檢測，準(zhǔn)直，導(dǎo)向，水中照明，信息處理，醫(yī)療及光學(xué)研究等方面。

2.Ar離子激光器：典型的惰性氣體離子激光器，是利用氣體放電試管內(nèi)氬原子電離并激發(fā)，在離子激發(fā)態(tài)能級(jí)間實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)而產(chǎn)生激光。它發(fā)射的激光譜線在可見光和紫外區(qū)域，在可見光區(qū)它是輸出連續(xù)功率最高的器件，商品化的最高也達(dá)30-50W。它的能量轉(zhuǎn)換率最高可達(dá)0.6%，頻率穩(wěn)定度在3E-11，壽命超過1000h，光譜在藍(lán)綠波段（488/514.5），功率大，主要用于拉曼光譜、泵浦染料激光、全息、非線性光學(xué)等研究領(lǐng)域以及醫(yī)療診斷、打印分色、計(jì)量測定材料加工及信息處理等方面。

3.CO2激光器：波長為9~12um（典型波長10.6um）的CO2激光器因其效率高，光束質(zhì)量好，功率范圍大（幾瓦之幾萬瓦），既能連續(xù)又能脈沖等多優(yōu)點(diǎn)成為氣體激光器中最重要的，用途最廣泛的一種激光器。主要用于材料加工，科學(xué)研究，檢測國防等方面。常用形式有：封離型縱向電激勵(lì)二氧化碳激光器、TEA二氧化碳激光器、軸快流高功率二氧化碳激光器、橫流高功率二氧化碳激光器。

4.N2分子激光器：氣體激光器，輸出紫外光，峰值功率可達(dá)數(shù)十兆瓦，脈寬小于10ns，重復(fù)頻率為數(shù)十至數(shù)千赫，作可調(diào)諧燃料激光器的泵浦源，也可用于熒光分析，檢測污染等方面。

5.準(zhǔn)分子激光器：以準(zhǔn)分子為工作物質(zhì)的一類氣體激光器件。常用電子束（能量大于200千電子伏特）或橫向快速脈沖放電來實(shí)現(xiàn)激勵(lì)。當(dāng)受激態(tài)準(zhǔn)分子的不穩(wěn)定分子鍵斷裂而離解成基態(tài)原子時(shí)，受激態(tài)的能量以激光輻射的形式放出。 

準(zhǔn)分子激光物質(zhì)具有低能態(tài)的排斥性，可以把它有效地抽空，故無低態(tài)吸收與能量虧損，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)很容易，增益大，轉(zhuǎn)換效率高，重復(fù)率高，輻射波長短，主要在紫外和真空紫外（少數(shù)延伸至可見光）區(qū)域振蕩，調(diào)諧范圍較寬。

它在分離同位素，紫外光化學(xué)，激光光譜學(xué)，快速攝影，高分辨率全息術(shù)，激光武器，物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究，光通信，遙感，集成光學(xué)，非線性光學(xué)，農(nóng)業(yè)，醫(yī)學(xué)，生物學(xué)以及泵浦可調(diào)諧染料激光器等方面已獲得比較廣泛的應(yīng)用，而且可望發(fā)展成為用于核聚變的激光器件。

二、固體激光器

1.YAG激光器：可分為：Nd-YAG晶體、Ce-Nd-YAG晶體、Yb-YAG晶體、Ho-YAG晶體、Er-YAG晶體。

Nd-YAG激光器：固體激光器，1064nm，Nd-YAG目前綜合性能最為優(yōu)異的激光晶體，連續(xù)激光器的最大輸出功率1000W，廣泛用于軍事、工業(yè)和醫(yī)療等行業(yè)。 若采用連續(xù)的方式運(yùn)轉(zhuǎn)，采用一級(jí)振蕩可以獲得400W的多模輸出，若要輸出在百瓦級(jí)的激光器，采用單燈單棒，200W以上的采用雙燈單棒結(jié)構(gòu)。

Nd-YAG激光器不僅適合連續(xù)，而且在高重頻下運(yùn)轉(zhuǎn)性能也很優(yōu)越。重頻可達(dá)100~200次/s，最高平均功率可400w。采用多級(jí)串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)高功率輸出，目前平均功率最高可達(dá)到上600~800瓦，重頻可達(dá)80~200次/s，單脈沖能量可達(dá)80J。

Ce-Nd-YAG激光器：在Nd-AG晶體的基礎(chǔ)上添加Ce離子形成Ce-Nd-YAG。利用Ce離子能對(duì)紫外光譜區(qū)光子能量產(chǎn)生很好的吸收，并且將能量以無輻射躍遷的方式傳遞給Nd離子，從而增加了光譜的利用率，因此效率高、閾值低、重復(fù)頻率特性好。

Yb-YAG激光器：Yb3＋摻入YAG基質(zhì)中形成的一種產(chǎn)生1.03um近紅外激光的激光晶體，其與Nd-YAG屬于同一種基質(zhì)，但由于摻雜不同而導(dǎo)致生長工藝有所不同。

摻Y(jié)b-YAG由于量子效率高，晶體光譜簡單，無激發(fā)態(tài)吸收和上轉(zhuǎn)換，且無熒光濃度猝滅，摻雜濃度高，有較長的熒光壽命，吸收帶帶寬比Nd-YAG寬得多，能與二極管的泵浦波長有效耦合。在相同的輸入功率下，Yb-YAG泵浦生熱僅為Nd-YAG的1/4。

而且YAG基質(zhì)的物化特性綜合性能最為優(yōu)良，所以Yb-YAG已成為最引人注目的固體激光介質(zhì)之一，LD泵浦的高功率Yb-YAG固體激光器成為新的研究熱點(diǎn)，并將其視為發(fā)展高效、高功率固體激光器的一個(gè)主要方向。

Ho-YAG激光器：可產(chǎn)生對(duì)人眼安全的2097nm和2091nm激光，主要適用于光通信，雷達(dá)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用。Ho-YAG激光器對(duì)冷卻和干燥度有嚴(yán)格的要求，水冷控制在10攝氏度以下。干燥裝置要確保沒有水蒸氣的影響。處于對(duì)人眼安全波段的范圍內(nèi)，由于水吸收大，穿透深度非常淺，大大降低了對(duì)人體特別是對(duì)眼睛的意外傷害的可能性。

Er-YAG激光器：輸出2.9um的波長，能被水吸收，主要應(yīng)用在醫(yī)學(xué)中。該晶體主要吸收可見光和紫外光，所以光腔反射鏡的材料多使用又高反射的鋁和銀。目前Er-YAG激光器的最大輸出功率可達(dá)3瓦，最大脈沖輸出可達(dá)到5J。是迄今輸出功率最大的效率最高的長波長固體激光器。人體對(duì)2940nm的吸收是10640nm的十倍，所以激光外科和血管外科有很大的應(yīng)用潛力。

2.紅寶石激光器：紅寶石只能在低溫條件下實(shí)現(xiàn)連續(xù)輸出，而且閾值很高，所以至今還沒有造出在室溫下工作的輸出連續(xù)的紅寶石激光器。適合做單次或低重頻的脈沖激光器。單脈沖能量可達(dá)1~20J，重頻5~10，單脈沖能量可達(dá)1J左右。

3.銣玻璃激光器：銣玻璃也在室溫下難以運(yùn)轉(zhuǎn)。適合做單次或低重頻的脈沖激光器。重頻限制在5次/s，單次脈沖能量可達(dá)10~80J。

三、半導(dǎo)體二極管激光器

半導(dǎo)體二極管激光器是以一定的半導(dǎo)體材料做工作物質(zhì)而產(chǎn)生受激發(fā)射作用的器件。其工作原理是，通過一定的激勵(lì)方式，在半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶（導(dǎo)帶與價(jià)帶）之間，或者半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶與雜質(zhì)（受主或施主）能級(jí)之間，實(shí)現(xiàn)非平衡載流子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，當(dāng)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的大量電子與空穴復(fù)合時(shí)，便產(chǎn)生受激發(fā)射作用。 發(fā)光波長隨禁帶寬度而改變。

半導(dǎo)體激光器的激勵(lì)方式主要有三種：即電注入式，光泵式和高能電子束激勵(lì)式。

電注入式半導(dǎo)體激光器一般是由GaAS（砷化鎵），InAS（砷化銦），Insb（銻化銦）等材料制成的半導(dǎo)體面結(jié)型二極管，沿正向偏壓注入電流進(jìn)行激勵(lì)，在結(jié)平面區(qū)域產(chǎn)生受激發(fā)射。

光泵式半導(dǎo)體激光器，一般用N型或P型半導(dǎo)體單晶（如GaAS，InAs，InSb等）做工作物質(zhì)，以其他激光器發(fā)出的激光作光泵激勵(lì)。

高能電子束激勵(lì)式半導(dǎo)體激光器，一般也是用N型或者P型半導(dǎo)體單晶（如PbS，CdS，ZhO等）做工作物質(zhì)，通過由外部注入高能電子束進(jìn)行激勵(lì)。

目前最最常用的是具有雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)的電注入式GaAs二極管激光器，常見為635紅光；氮化銦鎵（InGaN） 二極管激光器，常見為532綠光和405藍(lán)光。二極管激光器發(fā)射的激光可以用高斯光束來進(jìn)行描述，其特點(diǎn)是一個(gè)長條形的發(fā)射體，且在水平和垂直方向的發(fā)射角不同。通常在水平只有幾度，而垂直可達(dá)40度。在大多光耦合技術(shù)中，水平角忽略不計(jì)，將垂直的角作為而激光激光器的發(fā)散角。

主要應(yīng)用于電子信息。光纖通信、光傳感、光盤、激光打印、條形掃碼、集成光學(xué)領(lǐng)域。

400~780nm應(yīng)用用于條形掃描、檢測、光存儲(chǔ)、激光打印等。

790~1020nm的應(yīng)用于條形掃碼、激光打印、光存儲(chǔ)等領(lǐng)域。近年來大功率半導(dǎo)體激光器已經(jīng)有長足的進(jìn)步，連續(xù)輸出功率可達(dá)1~20w。

1300 與1550 分別在硅光纖零色散和最低損耗窗口，相應(yīng)的半導(dǎo)體主要用于長距離大容量干線光通信。

介于1300 與1550之間的1480近年來輸出功率可達(dá)50~100mw。

四、染料激光器

其突出的優(yōu)點(diǎn)是輸出波長可調(diào)諧，它不僅可以獲得從0.3~1.3um光譜內(nèi)的可調(diào)諧的窄帶高功率激光，而且還可以通過混頻技術(shù)獲得從紫外到中紅外的可調(diào)諧相干光，因此目前主要用于光譜學(xué)研究。

五、光纖激光器

光纖激光器應(yīng)用范圍非常廣泛，包括激光光纖通訊、激光空間遠(yuǎn)距通訊、工業(yè)造船、汽車制造、激光雕刻激光打標(biāo)激光切割、印刷制輥、金屬非金屬鉆孔/切割/焊接、軍事國防安全、醫(yī)療器械儀器設(shè)備、大型基礎(chǔ)建設(shè)等等。 

玻璃光纖制造成本低、技術(shù)成熟及其光纖的可饒性所帶來的小型化、集約化優(yōu)勢(shì)；玻璃光纖對(duì)入射泵浦光不需要像晶體那樣的嚴(yán)格的相位匹配，這是由于玻璃基質(zhì)Stark 分裂引起的非均勻展寬造成吸收帶較寬的緣故； 玻璃材料具有極低的體積面積比，散熱快、損耗低，所以上轉(zhuǎn)換效率較高，激光閾值低； 輸出激光波長多：這是因?yàn)橄⊥岭x子能級(jí)非常豐富及其稀土離子種類之多； 可調(diào)諧性：由于稀土離子能級(jí)寬和玻璃光纖的熒光譜較寬。 

由于光纖激光器的諧振腔內(nèi)無光學(xué)鏡片，具有免調(diào)節(jié)、免維護(hù)、高穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，這是傳統(tǒng)激光器無法比擬的。 光纖導(dǎo)出，使得激光器能輕易勝任各種三維任意空間加工應(yīng)用，使機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得非常簡單。 勝任惡劣的工作環(huán)境，對(duì)灰塵、震蕩、沖擊、濕度、溫度具有很高的容忍度。 不需熱電制冷和水冷，只需簡單的風(fēng)冷。

高的電光效率：綜合電光效率高達(dá)20%以上，大幅度節(jié)約工作時(shí)的耗電，節(jié)約運(yùn)行成本。高功率，目前商用化的光纖激光器可達(dá)六千瓦。

六、自由電子激光器

輸出的激光波長與電子的能量有關(guān)：故改變電子束的加速電壓就可以改變激光波長，這叫做電壓調(diào)諧，其調(diào)諧范圍很寬，原則上可以在任意波長上運(yùn)轉(zhuǎn)。

在現(xiàn)有的電子槍和加速器的實(shí)驗(yàn)條件下，可以獲得從毫米波到光頻波段范圍內(nèi)的連續(xù)調(diào)諧的相干輻射。自由電子激光器的輸出功率與電子束的能量、電流密度以及磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，它可望成為一種高平均功率、高效率（理論極限達(dá)40％）、高分辨率的具有穩(wěn)定功率和頻率輸出的激光器件，采用它能夠避免某些工藝上的麻煩（如激光工作物質(zhì)稀缺、有毒或腐蝕金屬、玻璃），另外，它基本上不存在使用壽命問題。 

自由電子激光器在短波長、大功率、高效率和波長可調(diào)節(jié)這四大主攻方向上，為激光學(xué)科的研究開辟了一條新途徑，它可望用于對(duì)凝聚態(tài)物理學(xué)、材料特征、激光武器、激光反導(dǎo)彈、雷達(dá)、激光聚變、等離子體診斷、表面特性、非線性以及瞬態(tài)現(xiàn)象的研究，在通訊、激光推進(jìn)器、光譜學(xué)、激光分子化學(xué)、光化學(xué)、同位素分離、遙感等領(lǐng)域，它應(yīng)用的前景也很可觀。 美國機(jī)載激光武器系統(tǒng)機(jī)載激光武器系統(tǒng)所使用的就是高能化學(xué)碘氧自由電子激光器（COIL）。

七、二極管泵浦固體激光器

二極管激光器和二極管泵浦的固體激光器現(xiàn)已成為固體激光器發(fā)展的主流，合并轉(zhuǎn)換效率高，穩(wěn)定性好，可靠性高，是至今唯一不需維護(hù)的激光系統(tǒng)，輸出質(zhì)量高，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。二極管泵浦固體激光器的關(guān)鍵技術(shù)：光耦合技術(shù)，泵浦技術(shù)，冷卻技術(shù)與電源技術(shù)。這種激光器輸出功率可以大范圍變化，即從幾十瓦到幾千瓦，市場上商用最大的可達(dá)6000w.

八、固體紫外激光

目前主要有以下兩種方式：

（1）直接倍頻LD輸出獲得紫外激光。 通過二次倍頻紅外得到紫外，具有較高的光光轉(zhuǎn)換效率，但要求LD不僅能夠輸出較高，而且還必須實(shí)現(xiàn)單頻運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2） LD泵浦，非線性光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換的紫外激光器。該方法主要是利用激光二極管的發(fā)射帶與銣離子的吸收帶符合的很好，減少能量的內(nèi)積，從而降低熱透鏡效應(yīng)，改善光束質(zhì)量，獲得很高的泵浦效率。