峰值功率（兆瓦）
峰值功率 ：120 kW 适用领域 ：切割，
焊接，焊 接，钻孔 ，钎焊等
脉冲宽度：
0.05-50 ms 峰值功率：
23 kW 适用领域：
切割，焊接 ，焊接，钻 孔，钎焊， 退火等
脉冲宽度：
1-200ns 峰值功率：
1 MW 适用领域： 划线，薄膜 烧蚀，钻孔 和弯曲切割 ，表面处理
，纹路处理 ，退火，打 标，钻孔和 切割等
气体
CO2
率一度高达60%，目前下滑至15%左右，主 介 质 均 匀 ，光束质量好，能长时间稳成本高，需定期维护
要。应用于非金属、生物领域。
定连续工作。
其他固体（宝 石、YAG）
工作介质是在作为基质材料的晶体或玻璃 中均匀掺入少量激活离子，是世界上最早 诞生的激光器。
工作介质制备复杂，
光束质量高，使用方便、脉冲激光输 价格较贵，转换效率
□ 按波段划分：紫外、可见光、 红外。紫外波长短、能量高、 精细程度高，一般用于微加工 ，红外则多用于通信领域。
□ 按工作模式划分：连续、脉冲
□ 按输出功率划分：低功率（ <100W ） 、 中 功 率 （ 100W ~1,000W）、高功率（≥ 1,000W ）
图：不同脉冲激光器差异比较
图：不同波段激光器应用场景不同
图：激光器光学系统工作原理
1
激光器分类介绍：按增益介质
□ 按增益介质划分：气体、液体和固体。气体中具有代表性的是CO2气体激光器，固体中具 有代表性的是宝石激光器、YAG激光器、光纤激光器、半导体激光器。
表：激光器按介质划分介绍
分类 代表性介质
简介
优点
缺点
为20世纪初期应用最广泛的激光器，市占 结构简单、造价低，操作方便，工作效率低，柔性化差，
脉冲 连续/脉冲 连续/脉冲 连续/脉冲 连续/脉冲 连续/脉冲
连续/脉冲
连续/脉冲
准分子激光退火、光刻、视力矫正 切割、焊接、打标、精密加科研、医疗 泵浦源、激光指示器、DVD
泵浦源、激光通讯、直接半导体激光器
切割、焊接、打标、精密加工
激光器分类介绍：光纤激光器是目前的主流
出峰值功率大。
低，体积大，运行成
本高。
固体
光纤
用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激 光束质量好，效率高，散热特性好， 目前成本仍较高，难
光器，目前是工业领域的主流激光器
体积小，维护成本低，柔性化程度高 以普及。
半导体
采用注入电流的激励方式，将注入电流的 电能通过半导体材料实现电光转换，输出 激光。可作为光纤激光器的泵浦源，也可 直接制作半导体激光器。
气体激光器 固态激光器 半导体激光器 光纤激光器
100%
90%
80%
41%
70%
45%
51%
51%
60%
50%
13%
40%
15%
19%
17%
17%
30% 20%
16%
16%
16%
10%
32%
20%
16%
16%
0%
2015
2016
2017
2018
图：光纤激光器销售收入复合增速远超工业激光器
工业激光器销售收入（百万美元） 光纤激光器销售收入（百万美元）
□ 光纤激光器是目前的主流。主流激光器历经了其他固体激光器、CO2激光器、光纤激光器 的发展过程。2018 年全球工业激光器销售收入为 50.6 亿美元，其中光纤激光器销售收入为 26.0 亿美元，在工业激光器销售收入中占 51.5%，而在2009年光纤激光器的市占率仅为 13.7%。过去十年光纤激光器收入在工业应用领域的复合增长率为 35.5%，远高于工业激 光 器整体收入的复合增长率 17.0%。
□ 未来半导体激光器或将崛起。半导体可以作为光纤激光器的泵浦源，也可直接制作激光器 。随着半导体耦合等技术的进一步发展，半导体激光器已经应用到激光加工、 3D 打印、
激光雷达、生命科学与健康和红外照明与显示等诸多领域，是未来光电行业中最有发展前 途的领域。
图：2017年起，光纤激光器销售收入在全球工业 激光器中占比超过一半
工业YOY
光纤YOY
5,000 4,000 3,000
93% 76%
52% 34% 27%
61%
30% 6%
150% 100% 50%
2,000
-21%
0%
1,000
-50%
0
-100%
2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
3
激光器分类介绍
增益介质
激光波长
平均功率范围 常见工作模式
常见应用领域
气体
准分子 二氧化碳
Nd：YAG
其他固体
碟片
钕玻璃
半导体
GaAs InP、InGaAsP
光纤
掺杂光纤
紫外 红外 可见光与红外 红外 红外 可见光
红外
红外
数瓦至数百瓦 数毫瓦至数十千瓦 数毫瓦至数百千瓦
数瓦至数千瓦 数瓦
数毫瓦至数瓦
数毫瓦至数千瓦 数瓦至数千瓦2
转换效率很高，超小型，维护和运行 成本极低，寿命长。
性能受温度影响的缺 点已被改善，无明显 缺点。
液体
染料
激活物质是有机染料溶解在乙醇、甲醇或 水等液体中形成的溶液，主要用于科研领 域、医学，应用范围较小。
好工。作物质多、输出功率大、光学性质需材效不较率断多较更、低换保。染养料复、杂耗、
表：重要商用激光器分类应用
中游：激光器工作原理
□ 激光器是激光的发生装置，典型的激光器由光学系统、电源系统、控制系统和机械结构四 个部分组成，电源系统、控制系统和机械结构共同辅助光学系统输出激光。
□ 光学系统为激光产生最重要的组件，有三大功能部件：泵浦源、增益物质、谐振腔。 ✓ 汞浦源：用于将增益物质中的粒子从基态能级提升到激发态能级，提供光源。 ✓ 增益物质：吸收泵浦源提供的能量后将光放大。也称为激光工作物质，与泵浦源共同实 现粒子数反转，同时决定激光器能够产生激光的波长、输出功率和应用领域。 ✓ 光学谐振腔：泵浦光源与增益介质之间的回路，通过两个镜面间的不断反射，控制激光 输出。
连续激
准连续激光
纳秒脉冲激
纳秒脉冲激
皮秒4脉冲
飞秒脉冲激
时 间
脉冲宽度：
0.7-5 ns 峰值功率：
>150 kW 适用领域：
薄膜烧蚀， 硅片切割， 玻璃划片等
脉冲宽度：~2
ps 峰值功率：
>10 MW 适用领域：黑 色打标，蓝宝 石与玻璃切割 ，太阳能薄膜 ，OLED薄膜 切割，科研等
脉冲宽度：<500 fs 峰值功率：>20 MW 适用领域：薄金属切
割和钻孔，眼科手术 ，精密加工，科研等