全固态激光器的应用概况

当前，国内大功率全固态激光器研究水平最高的代表为中科院物理所，已研制出大功率全固态激光、全固态宽调谐飞秒激光器、深紫外至中红外全固态激光器。并用自行研制的全固态高功率红、绿、蓝三基色激光器为光源，于2002年在国内首次实现全固态激光全色显示，2003年实现60前投和背投原理性演示样机，2005年成功研制出60激光家庭影院、84及140大屏幕激光显示样机。先后参加了863“十五”重大成果展、科技创新展和上海国际工业博览会，获得博览会的科技创新奖。而我国对全固态紫外激光技术及应用系统的研究尚处在起步阶段。

国科激光与多年从事全固态激光器研究的中科院物理所合作，对该所在国家973项目、863项目和中科院重大项目等支持下的，并通过863验收、中科院院级成果鉴定的CW红光全固态激光器（国际领先）、多波段宽调谐全固态激光器（国际首创）、CW绿光全固态激光器（国内首创，国际先进）、QCW高光束质量全固态激光器（国内领先）等科研成果进行接产。还与该所合作完成全固态高功率红、绿、蓝三基色激光器，紫外全固态激光器，高光束质量、高功率QCW全固态激光器等项目，并研制成功国内第一台可调谐掺钛蓝宝石激光器。

一种全固态激光器

本实用新型涉及一种全固态激光器，包括谐振腔，其特征在于所述谐振腔包括用作激光晶体的掺钕钒酸钆晶体，所述掺钕钒酸钆晶体中钕的掺杂浓度至少为0．5atm%。本实用新型首次用全固态激光器实现了960nm激光的输出，该激光属于红外波段，应用前景广阔，例如，红外激光用于材料微加工、用于监测工业加工环境安全；红外激光还可应用于激光焊接，可以制造出超过原材料硬度的焊接缝。 申请日： 2008年10月30日 公开日： 授权公告日： 2009年11月11日 申请人/专利权人： 北京中视中科光电技术有限公司 申请人地址： 北京市海淀区永丰高新技术产业基地永捷北路3号现代企业加速B座5层 发明设计人： 刘谊元；张瑛；亓岩；严伟；毕勇；贾中达 专利代理机构： 北京泛华伟业知识产权代理有限公司 代理人： 王勇 专利类型： 实用新型专利 分类号： H01S3/08H01S3/16H01S3/109H01S3/0941 全固态激光器 全固态激光器（DPL，Diode Pumped solid state Laser）是指以半导体激光器（LD）作为泵浦源的固体激光器，相对于只要求工作物质为固体激光材料的传统固体激光器，DPL的激光工作物质、激励源等部分均由固体物质构成，它集中了传统固体激光器和半导体激光器的优势于一身，具有体积小、重量轻、效率高、性能稳定、可靠性好、寿命长、易 *** 作、运转灵便（连续/重复率/长/短脉冲）、易智能化、无污染等优点，成为目前最具潜力的新一代激光源之一。

按泵浦方式来分类，全固态激光器可分为端面泵浦、侧面泵浦和混合泵浦等类型。一般来说，中小功率的激光器多采用端面泵浦方式，可得到比较好的光束质量；而高功率的激光器多采用侧面泵浦或混合泵浦方式，但光束质量比较差。近来，随着泵浦技术研究的不断发展和成熟，也有人采用特殊技术、利用侧泵方式获得了高光束质量的激光输出，及利用端泵方式实现高功率的报道。

按工作物质形状来分类，全固态激光器常被分为以下几种：棒状激光器、板条激光器， 盘片激光器和光纤激光器等。它们各有优点，近来都吸引了众多的科研工作者的光，并都获得了迅速的发展，当前，最高功率已实现万瓦级的激光输出。

DPL具有的独特优势以及广阔的应用前景，国际上都投入了大量的人力和财力进行研究并取得了重大进展，当前输出平均功率均已超过万瓦，并已经分别用于工业或军事领域。国内在这方面的研究起步较晚，与国际尚有较大差距，但发展非常迅速，已逐步接近国际水平。2008年7月，中国科学院半导体研究所为国内首家研制成功满足工业需求的千瓦级全固态激光器的单位。

另外，DPL通过变频可实现红、绿、蓝等可见光输出，进一步变频可实现紫外甚至深紫外的激光输出，而利用光参量等方式，它又可以实现中红外的输出，因此具有非常广阔的输出波段。再加上DPL输出功率动态范围极大（从mW到TW），又便于模块化和电激励，因此已成为激光技术的重要发展方向，是目前最具潜力的新一代激光源之一，应用范围遍及材料加工、信息业、医疗、生物工程、环保和能源等重要领域。

在早些时候，提到技术封锁这个词，人们最先想到的就是，美国、日本、德国又对谁谁谁，实行技术封锁了。但其实中国也有自己的高 科技 ，并且对外国实行了技术封锁，那就是在激光晶体材料方面。

我国曾经领先美国15年，最终美国无奈花费巨大的人力物力，耗时数十年才研制出，氟代硼铍酸钾晶体，那激光晶体是什么，他有什么作用为何如此重要？，激光晶体这个材料，对 科技 的发展到底意味着什么？喜欢的朋友请点赞关注吧，接下来让我们一起了解吧！

激光晶体（laser crystal），可将外界提供的能量通过光学谐振腔，转化为在空间和时间上相干的，具有高度平行性和单色性。激光的晶体材料是晶体激光器的工作物质。激光技术不仅可以应用到民用领域，同样可以应用到军事领域。说起激光技术可能我们最大的印象就是，电影中的星球大战采用的，激光炮和激光剑等武器，但是现实生活中也有了激光，并且被广泛应用。其中一项激光技术，也就是激光晶体，更可以说是我们的骄傲。

在20世纪90年代的时候，我国的科研团队就发现了，硼酸盐系列非线性光学晶体，在其后的十几年时间里，我国终于成功研制了KBBF激光晶体。起初我国还将该款晶体对外提供，但在2009年的时候我国开始重视该激光晶体，对于我国具有重要的战略意义，于是便停止对外出售。

主要原因还是因为美国，一直在尝试研究激光武器，如果把该款晶体的技术让美国掌握，后果可想而知。于是乎中国就开始雪藏了该晶体，并对美国进行了长达15年的技术垄断。虽然在技术上垄断了，但是美国最终还是研发成功了该晶体，但是在激光晶体的领域，我国的技术还是遥遥领先于美国的。接下来为大家介绍这项技术到底有多重要，为什么美国对这项技术，一直虎视眈眈不放弃。

这种激光晶体给我们在科学研究领域，带来了很大的帮助，激光 科技 的发展离不开激光晶体的帮助，激光晶体也是激光 科技 中的核心材料，激光晶体是能够制作，深外固体激光器的核心原材料。激光晶体更是应用在光刻技术上，光刻机可是目前世界上，制造业的巅峰之作，所以可以想象激光晶体有多重要。

但是工业是一个大体系，并不是其中某个零部件就能决定的，所以激光晶体虽然研制出来了，但要想真正应用还是需要一定的时间的，因此陈创天教授不余遗力的，在激光器以及配套的项目上，摸索了近20年，最终研制出了深紫外全固态激光器，并且是全球率先研制出来，且能够实用的国家。但更重要的是激光晶体对未来，激光武器研究的重要性。

激光本身的威力已经很强了，如果变成武器那威力可想而知，目前为止各个大国都有在进行激光武器的研究，激光武器是能够使用激光对长远距离目标实现精准打击的重型武器，一个激光武器合不合格还要看其核心部分激光器，而激光器更是以激光晶体为原材料。

华为芯片遭到美国制裁主要原因，就是因为我国没有自己的光刻机，光刻机的制造技术已经，被能够制造的少数国家所垄断，导致我国无法完成高精度芯片的制造。虽然我们拥有了激光晶体的技术，但还是无法完成光刻机的制造，主要是因为光刻机的精密复杂，远超常人所想，需要用到的技术非常之多，其中激光晶体，只是其中一小部分的技术，其他的技术目前，都被美国、日本、荷兰所掌握。

激光技术更是人类走向智能化，必不可少的技术之一，激光的理论是由爱因斯坦提出的，激光技术也被我国列为战略支撑技术，主要体现在两个方面，一个是支撑科研前沿，在支撑科研前沿方面，2013年，国家重大科研装备研制项目：“深紫外固态激光源前沿装备研制项目”通过验收，这个系列科研装备的研制成功，使我国成为世界上唯一一个，能够制造实用化，深紫外全固态激光器的国家。

这些仪器设备的研制成功及利用这些设备在，石墨烯、高温超导、拓扑绝缘体、宽禁带半导体，和催化剂等研究中获得的重要成果，使我国深紫外领域的，科学研究水平处于国际领先地位，并在物理、化学、材料、信息等领域开创了，一些新的多学科交叉前沿。这些成果受到了海外学者的高度评价，这批仪器设备直到今日仍然对国外“禁运”。

另一个是支撑国家高新技术产业，在高新技术方面，我举两个案例。一个是中科院院士顾瑛的例子，她用激光治疗常规血管病，创造了“顾式疗法”，这种疗法的原理是用激光穿透人的表层皮肤，给出血的内脏止血，挽救病人生命而不对病人皮肤造成伤害。

这一疗法在国际上也获得推广；还有一个是中科院半导体研究所的，林学春研究员的例子，他开发了激光清洗 汽车 轮胎模具，国产化成套方法，制造的相关设备不仅环保、安全高效，而且降低了我国，此前对德国进口类似产品的依赖。

在激光研究和应用领域，我国总体上处于国际先进水平，某些方面是国际领先水平。比如刚才提到的“顾式疗法”以及“深紫外固态激光源前沿装备研制项目”，都是国际领先水平。再比如林学春研究员的，激光清洗 汽车 轮胎模具的国产化成套方法，这个属于国际先进水平。激光技术的重要性更加展现了激光晶体技术的重要性。

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半导体激光器和固体激光器的区别在于工作物质、价格、激励源不同。

1、工作物质

半导体激光器常用工作物质有砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。

固体激光器常用的工作物质，由光学透明的晶体或玻璃作为基质材料，掺以激活离子或其他激活物质构成。

2、价格

半导体激光器价格低。

固体激光器由于工作介质的制备较复杂，所以价格较贵。

3、激励源

半导体激光器的激励方式主要有三种，即电注入式，光泵式和高能电子束激励式。电注入式半导体激光器，一般是由砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等材料制成的半导体面结型二极管，沿正向偏压注入电流进行激励，在结平面区域产生受激发射。

光泵式半导体激光器，一般用N型或P型半导体单晶（如GaAS,InAs,InSb等）做工作物质，以其他激光器发出的激光作光泵激励。高能电子束激励式半导体激光器，一般也是用N型或者P型半导体单晶(如PbS,CdS,ZhO等)做工作物质，通过由外部注入高能电子束进行激励。

固体激光器以光为激励源。常用的脉冲激励源有充氙闪光灯；连续激励源有氪弧灯、碘钨灯、钾铷灯等。在小型长寿命激光器中，可用半导体发光二极管或太阳光作激励源。一些新的固体激光器也有采用激光激励的。

参考资料来源：百度百科-半导体激光器

参考资料来源：百度百科-固体激光器

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