激光器是利用受激輻射原理使光在某些受激發的物質中放大或振蕩發射的器件。

　　用光、電及其他辦法對物質進行激勵，使得其中一部分粒子激發到能量較高的狀態，當這種狀態的粒子數大于能量較低狀態的粒子數時，由于受激輻射，物質就能對某一波長的光輻射產生放大作用，也就是這種波長的光輻射通過物質時，會發射強度放大并與入射光波位、頻率和方向一致的光輻射，這種稱為激光放大器。

　　若把激發的物質放置于共振腔內，光輻射在共振腔內沿軸線方向往復反射傳播，多次通過物質，光輻射被放大許多倍，形成一束強度大、方向集中的光束“激光”，這就是激光振蕩器。

　　激光器工作原理

　　除自由電子激光器外，各種激光器的基本工作原理均相同，產生激光的必不可少的條件是粒子數反轉和增益大過損耗，所以裝置中必不可少的組成部分有激勵（或抽運）源、具有亞穩態能級的工作介質兩個部分。激勵是工作介質吸收外來能量后激發到激發態，為實現并維持粒子數反轉創造條件。激勵方式有光學激勵、電激勵、化學激勵和核能激勵等。工作介質具有亞穩能級是使受激輻射占主導地位，從而實現光放大。激光器中常見的組成部分還有諧振腔，但諧振腔（見光學諧振腔）并非必不可少的組成部分，諧振腔可使腔內的光子有一致的頻率、相位和運行方向，從而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地縮短工作物質的長度，還能通過改變諧振腔長度來調節所產生激光的模式（即選模），所以一般激光器都具有諧振腔。

　　激光工作物質

　　是指用來實現粒子數反轉并產生光的受激輻射放大作用的物質體系，有時也稱為激光增益媒質，它們可以是固體（晶體、玻璃）、氣體（原子氣體、離子氣體、分子氣體）、半導體和液體等媒質。對激光工作物質的主要要求，是盡可能在其工作粒子的特定能級間實現較大程度的粒子數反轉，并使這種反轉在整個激光發射作用過程中盡可能有效地保持下去；為此，要求工作物質具有合適的能級結構和躍遷特性。

　　激光器的種類是很多的。可以從激光工作物質、激勵方式、運轉方式、輸出波長范圍等幾個方面進行分類，下面就九種接觸比較多的激光器原理及應用做一下全面介紹。

　　一、固體激光器

　　用固體激光材料作為工作物質的激光器。1960年，T.H.梅曼發明的紅寶石激光器就是固體激光器，也是世界上第一臺激光器。固體激光器一般由激光工作物質、激勵源、聚光腔、諧振腔反射鏡和電源等部分構成。

　　工作物質：固體激光器的工作物質，由光學透明的晶體或玻璃作為基質材料，摻以激活離子或其他激活物質構成。這種工作物質一般應具有良好的物理－化學性質、窄的熒光譜線、強而寬的吸收帶和高的熒光量子效率。

　　玻璃激光工作物質容易制成均勻的大尺寸材料，可用于高能量或高峰值功率激光器。但其熒光譜線較寬，熱性能較差，不適于高平均功率下工作。常見的釹玻璃有硅酸鹽、磷酸鹽和氟磷酸鹽玻璃。80年代初期，研制成功折射率溫度系數為負值的釹玻璃，可用于高重復頻率的中、小能量激光器。

　　晶體激光工作物質一般具有良好的熱性能和機械性能，窄的熒光譜線，但獲得優質大尺寸材料的晶體生長技術復雜。60年代以來已有300種以上摻入各種稀土金屬或過渡金屬離子氧化物和氟化物晶體實現了激光振蕩。常用的激光晶體有紅寶石（Cr:Al2O3，波長6943埃）、摻釹釔鋁石榴石（Nd:Y3Al5O12，簡稱Nd:YAG，波長1.064微米）、氟化釔鋰（LiYF4，簡稱YLF;Nd:YLF，波長1.047或1.053微米;Ho:Er:Tm:YLF，波長2.06微米）等。

　　1973年以來又有一類自激活激光晶體。它的激活離子是晶體的一個化學組分，因而激活離子濃度高，不致產生熒光猝滅。這種晶體的激光增益高，抽遠閾值低。主要品種有五磷酸釹（NdP5O14）、四磷酸鋰釹（NdLiP4O12）和硼酸鋁釹【NdAl3（BO4）3】等。它們多用熔鹽法生長，晶體尺寸小，可用于小型固體激光器。

　　已研制成的還有多種具有寬帶熒光特性的可調諧激光晶體，如終端聲子躍遷的金綠寶石（Cr:BeAl2O4，波長0.701～0.815微米，室溫工作）、摻鎳氟化鎂（Ni:MgF2，波長1.6～1.8微米，低溫工作）、5d→4f躍遷的摻鈰氟化釔鋰（Ce:YLF，波長0.306～0.315微米，用準分子激光器激勵，室溫工作）和堿鹵化物的色心激光晶體（不摻雜或摻雜的氯化鉀、氟化鋰等，波長0.8～3.9微米，大多在低溫下工作）。

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