高功率激光器技術與產業發展概述

王玉

高功率激光器廣泛應用于制造加工、醫療診治、軍事國防等領域，是當今世界戰略高科技競爭的重要方向之一。在面向2035年推進制造業高質量發展、建設制造強國的國家戰略背景下，高功率激光器將在引領先進制造業發展、推動工業智能化進程、促進經濟產業升級和我國建設創新型國家以及提升國際產業競爭力中發揮重要作用。

1 高功率激光器的定義和分類

1.1 高功率激光器的定義

激光器是激光發生的裝置，高功率激光器利用激光束與物質相互作用的特性，廣泛用于工業、醫療和前沿科研領域（區別于通信領域和顯示領域）。高功率激光器主要由泵浦源、增益介質、諧振腔等3部分組成。其中，泵浦源是激光器的能量供給源，增益介質是吸收泵浦源提供的能量來實現粒子數反轉并產生光受激輻射放大作用的物質體系，諧振腔是通過光束的來回反射以實現激光頻率及方向選擇，并多次經過增益介質，實現功率的放大（如圖1所示）。

1.2 高功率激光器的分類

高功率激光器依照增益介質的不同，可分為氣體激光器、半導體激光器、光纖激光器和固體激光器等。氣體激光器是最早實現應用的激光器，但是由于體積較大、維護困難等缺點，雖然在光刻等領域仍具有不可取代的地位，但近年來我國氣體激光器的市場規模占比已經低于5%，不再是主流激光器，因此本文重點對半導體激光器、光纖激光器和固體激光器進行介紹。

1.2.1 半導體激光器