單脈沖激光指的是幾分鐘才輸出一個脈沖的激光，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到1W，但光束質(zhì)量很好，主要用于精密測量，檢測，準直，導向，水中照明，信息處理，醫(yī)療及光學研究等方面。

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)能級間實現(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30-50W。它的能量轉(zhuǎn)換率最高可達0.6%，頻率穩(wěn)定度在3E-11，壽命超過1000h，光譜在藍綠波段（488/514.5），功率大，主要用于拉曼光譜、泵浦染料激光、全息、非線性光學等研究領域以及醫(yī)療診斷、打印分色、計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，科學研究，檢測國防等方面。常用形式有：封離型縱向電激勵二氧化碳激光器、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，峰值功率可達數(shù)十兆瓦，脈寬小于10ns，重復頻率為數(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.準分子激光器：以準分子為工作物質(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現(xiàn)激勵。當受激態(tài)準分子的不穩(wěn)定分子鍵斷裂而離解成基態(tài)原子時，受激態(tài)的能量以激光輻射的形式放出。 

準分子激光物質(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，激光光譜學，快速攝影，高分辨率全息術，激光武器，物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究，光通信，遙感，集成光學，非線性光學，農(nóng)業(yè)，醫(yī)學，生物學以及泵浦可調(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)的方式運轉(zhuǎn)，采用一級振蕩可以獲得400W的多模輸出，若要輸出在百瓦級的激光器，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)，而且在高重頻下運轉(zhuǎn)性能也很優(yōu)越。重頻可達100~200次/s，最高平均功率可400w。采用多級串聯(lián)來實現(xiàn)高功率輸出，目前平均功率最高可達到上600~800瓦，重頻可達80~200次/s，單脈沖能量可達80J。

Ce-Nd-YAG激光器：在Nd-AG晶體的基礎上添加Ce離子形成Ce-Nd-YAG。利用Ce離子能對紫外光譜區(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，并將其視為發(fā)展高效、高功率固體激光器的一個主要方向。

Ho-YAG激光器：可產(chǎn)生對人眼安全的2097nm和2091nm激光，主要適用于光通信，雷達和醫(yī)學應用。Ho-YAG激光器對冷卻和干燥度有嚴格的要求，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，大大降低了對人體特別是對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，主要應用在醫(yī)學中。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3瓦，最大脈沖輸出可達到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用潛力。

2.紅寶石激光器：紅寶石只能在低溫條件下實現(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1~20J，重頻5~10，單脈沖能量可達1J左右。

3.銣玻璃激光器：銣玻璃也在室溫下難以運轉(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10~80J。

三、半導體二極管激光器

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

半導體激光器的激勵方式主要有三種：即電注入式，光泵式和高能電子束激勵式。

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

光泵式半導體激光器，一般用N型或P型半導體單晶（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。

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

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藍光。二極管激光器發(fā)射的激光可以用高斯光束來進行描述，其特點是一個長條形的發(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40度。在大多光耦合技術中，水平角忽略不計，將垂直的角作為而激光激光器的發(fā)散角。

主要應用于電子信息。光纖通信、光傳感、光盤、激光打印、條形掃碼、集成光學領域。

400~780nm應用用于條形掃描、檢測、光存儲、激光打印等。

790~1020nm的應用于條形掃碼、激光打印、光存儲等領域。近年來大功率半導體激光器已經(jīng)有長足的進步，連續(xù)輸出功率可達1~20w。

1300 與1550 分別在硅光纖零色散和最低損耗窗口，相應的半導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50~100mw。

四、染料激光器

其突出的優(yōu)點是輸出波長可調(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研究。

五、光纖激光器

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

玻璃光纖制造成本低、技術成熟及其光纖的可饒性所帶來的小型化、集約化優(yōu)勢；玻璃光纖對入射泵浦光不需要像晶體那樣的嚴格的相位匹配，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：這是因為稀土離子能級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)無光學鏡片，具有免調(diào)節(jié)、免維護、高穩(wěn)定性的優(yōu)點，這是傳統(tǒng)激光器無法比擬的。 光纖導出，使得激光器能輕易勝任各種三維任意空間加工應用，使機械系統(tǒng)的設計變得非常簡單。 勝任惡劣的工作環(huán)境，對灰塵、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，只需簡單的風冷。

高的電光效率：綜合電光效率高達20%以上，大幅度節(jié)約工作時的耗電，節(jié)約運行成本。高功率，目前商用化的光纖激光器可達六千瓦。

六、自由電子激光器

輸出的激光波長與電子的能量有關：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轉(zhuǎn)。

在現(xiàn)有的電子槍和加速器的實驗條件下，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強度有關，它可望成為一種高平均功率、高效率（理論極限達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，為激光學科的研究開辟了一條新途徑，它可望用于對凝聚態(tài)物理學、材料特征、激光武器、激光反導彈、雷達、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、激光推進器、光譜學、激光分子化學、光化學、同位素分離、遙感等領域，它應用的前景也很可觀。 美國機載激光武器系統(tǒng)機載激光武器系統(tǒng)所使用的就是高能化學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的激光系統(tǒng)，輸出質(zhì)量高，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊等特點。二極管泵浦固體激光器的關鍵技術：光耦合技術，泵浦技術，冷卻技術與電源技術。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，而且還必須實現(xiàn)單頻運轉(zhuǎn)。

（2） LD泵浦，非線性光學頻率轉(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，改善光束質(zhì)量，獲得很高的泵浦效率。