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激光原理
什么是“激光”？
激光定义为通过（气体或固体材料）原子的自然振动发射的高能光源，能够进行切割，燃烧或溶解。
“激光（Laser）”的含义是什么？
激光（Laser）是 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation（受激辐射光放大 ）的缩写。
激光的特性
激光和普通光线的区别
与灯等普通光源不同，激光具有以下特点：
- 高方向性：
- 激光束以直线传播几乎没有发散。 换言之，普通灯的光线会朝四周发散。
- 高单色性：
- 激光发出的光束只有一种单纯的颜色（波长和频率）。 普通的灯发出的光束有许多颜色组成。
- 高相干性：
- 激光具有优良的相干性（相应时间光的相位稳定），导致较高的振幅（高输出）。 普通光源在相应时间上的光相位不稳定。
| 方向性（直光束） | 单色光 | 相干性 | |
|---|---|---|---|
| 普通光 |
 |
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| 激光束 |
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 |
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激光的类型
激光分类
激光一般分为以下三种类型：
CO2 激光
CO2 激光主要用于机械加工和刻印应用。
CO2 激光发射的不可见红外光束波长为 10.6 μm。 N2 氮气可用来增加 CO2 的能级，氦气可用于稳定 CO2 的能级。
YAG 激光（Nd：YAG）
YAG 激光通用于各种刻印应用，例如在塑料盒金属工件上刻印，以及机械加工应用。
YAG 激光发射的不可见近红外光束波长为 1064 nm。
描述 YAG
YAG 是具有晶体结构的钇铝石榴石固体。 加入发光元素后，此处为Nd（钕），YAG 晶体在吸收激光二极管发出的光线后会进入受激状态。
YVO4 激光（Nd：YVO4）
YVO4 激光可用于超细刻印和机械加工应用。
YVO4 激光发射的不可见近红外光束波长为 1064 nm，和 YAG 激光一样。
描述 YVO4
YVO4 是具有晶体结构的 Y（钇）V（钒）O4（氧化物），或 YVO4（钒酸钇）固体。 加入发光元素后，此处为Nd（钕），YAG 晶体在吸收激光二极管发出的光线后会进入受激状态。
波长比较
两种类型的激光刻印机被用作工业激光刻印装置： YAG 或 YVO4 激光刻印机和 CO2 激光刻印机。 他们之间的区别在于激光束的波长。
SHG（绿色激光）的波长→ 532 nm
YAG 或 YVO4 激光的波长→ 1064 nm
CO2 激光的波长→ 10.6 μm
YAG 或 YVO4 激光与 CO2 激光相比，前者波长仅为后者的 1/10，这意味着他们在金属表面的反射率较低，减少了能量损失，很容易用于处理金属。 此外，因为 CO2 激光与 YAG 或 YVO4 激光相比，10 倍的波长使之容易被玻璃吸收，适用于刻印透明物体。 但是，要完成刻印不仅要看波长的区别，还要看功率的区别。 请时刻记住这点。
激光振荡原理
此处解释了激光受到振荡之前的原理。
（1）吸收
外部光线进入时，原子内的电子吸收光后从最低的能量状态（基态）进入高能状态。 随着能量增加，电子从正常轨道转移到外层轨道。 这种能量增加的状态叫做”受激“。
（2）自然发射
受激的电子，在所吸收能量的作用下，能级上升。 经过一定的弛张期后，能级上升的电子想要稳定下来，所以释放能量以回到较低的能量状态。 此时，能量以含有相同能量的光的形式被释放。
这种现象叫做”自然发射“。
（3）受激发射
如下图所示，高能状态下存在的电子，在所持能量以相同能量的光发射时，发射的光具有完全相同的能量，相位和运动方向。
换言之，发射时的一个光子变成了两个光子。 这种现象称为”受激发射“。 受激发射产生的光具有相同的能量，相位和运动方向。 因此，利用受激发射产生的大量光线在以上三个元素设定一致时能产生强烈的光线。
激光就是利用受激发射现象通过放大入射光而产生的。
因此，他具有特性（1）单色性（所有光能相等），（2）相干性（相同相位）和
（3）高方向性（相同的运动方向）。
（4）粒子数反转状态
要利用自然发射振荡激光束，就必须将高能状态的电子增加到对低能量状态电子具有压倒性优势的密度。 这种现象称为”粒子数反转状态“。
换言之，当自然发射光的量超过吸收光时，就能首次有效地产生激光束。
（5）激光振荡
在粒子数反转状态中，当一个电子自然发光时，该光线会使不同的电子自然发光。 这样产生的连锁反应会增加光量并产生强光束。 这就是激光振荡的工作原理。
激光振荡管元件
激光振荡管的三个元件
所有的激光振荡管都由以下三个元件组成：
（1）激光介质
（2）激发源
（3）放大器
