激光器的发展历史及现状001
激光器的发展历史及现状
在激光医疗方面，美国处于世界领先地位。激光医疗设备不仅在 美国获得广泛应用，而且大量出口，美国的激光医疗设备由美国食品 药物管理局（FDA）统一管理，只有经过批准注册方可使用和生产， 这样就保证了激光医疗设备的产品的质量和可靠性与安全性。据统计， 美国医院进行的 2100 万例手术中已有 250 万例使用 CO2 激光手术 刀，占总手术的 12%，美国全国 2/3 的 门诊机构已拥有激光医疗设 备。在美国新的激光医疗仪器和医疗技术不断出现，例如，美国每年 有 20-25 万椎间盘突出病人，其中 10-20%可以用激光进行切除；美 国有 1400 万人希望除去身上的纹身，美国每年诊断有 45 万例患者 有肾结石，其中 1/3 用内窥镜技术或激光碎石术治疗，用准分子激光 作角膜刻划来矫正视力已作了 2 万多例，200-300 台准分子激光器在 美国销售，用于治疗近视眼，产值约 8000-12000 万美元；去掉皮肤 皱纹的方法称为皮肤再光滑激光疗法，在美国每次治疗的价格从 800 美元到 4500 美元（不包括保险费），由此估算出皮肤再光滑的市场 规模可达 15 亿美元，因而吸引了至少 8 家公司为皮肤再光滑激光疗 法推出 CO2 激光系统。
日本激光医学研究虽然比较活跃，但 是从日本光电子产业技术振兴协会发 表的统计数字来看，日本医用激光装 臵的总产值约 30 亿日元，按目前美元 对日元的比价不足 3000 万美元，在 日本光电子设备中所占份额是最小的。
EndΒιβλιοθήκη 日本利用激光治疗癌症十分积极，主要是 Ar 激光激励、闪光灯激励、准分子激励的 染料激光器。随着光纤技术的发展，它们 是非切开治疗体腔内癌的划时代的新手段， 还能治疗血管狭窄、闭塞、给心脏外科带 来革命。光纤腹腔镜已顺利走上应用轨道， 不动手术的腹腔内疾患激光治疗法，对高 龄人口结构的日本具有重要的、现实的意 义。
激光器的发展历史及现状ppt课件
远红外激光器
X射线激光器
近紫外激光器
4.主要用途
由于激光器具备的种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密
测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域 引起了革命性的突破。激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距 等方面外，多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。
子，并同时放出巨大辐射能量。由于激光能量可控制，所以该过程称
为受控核聚变。
5.世界激光器市场发展现状
世界激光器市场可划分为三大区域：美国（包括北美）占 55%，欧州占 22%，日本及太平洋地区占 23%。在世界激光市场上日本在光电子技 术方面占首位，美国占第二位；在激光医疗及激光检测方面则美国占 首位；
良好效果。
2、激光测距。激光作为测距光源，由于方向性好、功率大，可
测很远的距离，且精度很高。
பைடு நூலகம்
3、激光通信。在通信领域，一条用激光柱传送信号的光导电缆
，可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量。
4、受控核聚空中的应用。将激光射到氘与氚混合体中，激光所
带给它们巨大能量，产生高压与高温，促使两种原子核聚合为氦和中
然而上述的微波波谱学理论和实验研究大都属于“纯科学”，对于 激光器到底能否研制成功，在当时还是很渺茫的。
2.3成熟阶段
1954年，美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器，成 功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器的先例,但所 研制的微波激射器只产生了1.25厘米波长的微波，功率很小。
2.激光器的发明
2.1历史由来
激光器的诞生史大致可以分为几 个阶段，其中1916年爱因斯坦 提出的受激辐射概念是其重要 的理论基础。这一理论指出， 处于高能态的物质粒子受到一 个能量等于两个能级之间能量 差的光子的作用，将转变到低 能态，并产生第二个光子，同 第一个光子同时发射出来，这 就是受激辐射。
激光器的历史发展及前景
激光器的历史发展及前景06061224冯世超摘要：现代高科技领域中，激光器从发明到渐渐深入发展，并逐渐占有越来越重要的地位。
激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平。
本文简单分析了激光器的发展历史、类型演变、工作原理等，并介绍了几种有代表性的激光器。
关键词：激光器、显微操作器、自旋微波激射器、原子钟、激光技术、激光雷达激光器是一种能发射激光的装置。
1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。
1958年A.L.肖洛和 C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，并指出了产生激光的方法。
1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。
1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。
1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。
以后，激光器的种类就越来越多。
按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。
近来还发展了自由电子激光器，其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束，激光波长可覆盖从微波到X 射线的广阔波段。
按工作方式分，有连续式、脉冲式、调Q 和超短脉冲式等几类。
大功率激光器通常都是脉冲式输出。
各种不同种类的激光器所发射的激光波长已达数千种，最长的波长为微波波段的0.7毫米，最短波长为远紫外区的210埃，X 射线波段的激光器也正在研究中。
激光器结构示意图 除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，装置的必不可少的组成部分包括激励（或抽运）、具有亚稳态能级的工作介质和谐振腔（ 见光学谐振腔）3部分。
激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。
激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。
工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。
谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的定向性和相干性。
激光器相关名词定义（1）激光工作物质 是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。
全球激光产业及发展趋势
全球激光产业及发展趋势全球激光产业及发展趋势引言：激光技术是20世纪最具划时代意义的科技发明之一，在众多领域都有着广泛的应用。
激光的高能量、高光强、高单色性等独特性质使得它在制造、医疗、通信、军事等领域扮演着重要的角色。
本文将对全球激光产业的发展历程进行分析，并探讨激光技术未来的发展趋势。
一、全球激光产业的发展历程1.1 初期发展（20世纪50年代-60年代）激光技术在20世纪50年代中期得到了首次实验验证，被视为激发科技创新的新方向。
激光器的原理由美国物理学家理查德·汉奥在1958年提出，并在1960年由西恩斯激光公司成功制造了第一台激光器。
自此以后，全球范围内对激光技术的研究和应用进入了一个高速发展的阶段。
在初期发展阶段，激光器主要用于科研领域和军事应用，如光谱分析、激光打靶、激光导引等。
同时，激光技术也逐渐应用于制造和医疗领域，如激光刻字机和激光医疗设备等。
1.2 蓬勃发展（20世纪70年代-80年代）20世纪70年代至80年代是全球激光产业的蓬勃发展阶段。
激光在制造业的应用得到了广泛推广，主要用于材料切割、焊接、打孔等加工工艺。
同时，激光技术在医疗领域也有了突破性的进展，如激光治疗仪、激光手术刀等。
此外，激光技术在通信领域也产生了重要的影响。
20世纪80年代中期，全球范围内开始建立光纤通信网络，而激光技术为实现高速、长距离的信息传输提供了重要的支持。
1.3 快速增长（20世纪90年代至今）20世纪90年代至今，全球激光产业进一步加速了其快速增长的步伐。
激光器的精密化和微型化使得激光技术得以应用于更多领域，如纳米技术、生物医学、新能源等。
在制造业方面，激光技术的应用得以进一步扩展，如激光切割机、激光焊接机、激光打标机等设备得到了广泛应用。
激光技术的出现大大提高了制造业的效率和质量，推动了工业化进程。
激光技术在医疗领域也取得了重大突破，如激光矫正术、激光白内障手术等。
激光手术的痛苦小、恢复快等优势逐渐被认可，为患者提供了更好的治疗选择。
激光器的发展与未来前景构想
激光器的原理以及在未来的前景展望摘要：激光器的发明是20世纪科学技术的一项重大成就。
它使人们终于有能力驾驶尺度极小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的发光过程，从而获得产生、放大相干的红外线、可见光线和紫外线（以至X射线和γ射线）的能力。
激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平。
关键词：激光器；历史背景；工作原理；应用；分类；重要定义中图分类号：文献标识码；文章编号一、激光器的历史背景、工作原理、分类以及应用激光器（Laser）是能发射激光的装臵。
激光器的诞生史大致可以分为几个阶段，其中1916年爱因斯坦提出的受激辐射概念是其重要的理论基础。
这一理论指出，处于高能态的物质粒子受到一个能量等于两个能级之间能量差的光子的作用，将转变到低能态，并产生第二个光子，同第一个光子同时发射出来，这就是受激辐射。
这种辐射输出的光获得了放大，而且是相干光，即如多个光子的发射方向、频率、位相、偏振完全相同。
1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。
1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，并指出了产生激光的方法。
1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。
1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。
1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器等等。
1960年 T.H.梅曼第一台红宝石激光器以后，激光器的种类就越来越多。
按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。
近来还发展了自由电子激光器，其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束，激光波长可覆盖从微波到X 射线的广阔波段。
下面依次介绍几种常见的激光器；（1）、气体激光器（gas laser）：这是一类以气体为工作物质的激光器。
此处所说的气体可以是纯气体，也可以是混合气体；可以是原气体激光器子气体，也可以是分子气体；还可以是离子气体、金属蒸气等。
光纤激光器发展与现状
但要获得几百瓦甚至几千瓦的光纤激光， 就需要更高输出功率的泵浦源(一般为半导 体激光器阵列)，将半导体激光器阵列输出 的几千瓦的激光耦合入一根双包层增益光 纤是一件很困难的事，耦合效率也很低。 因此，寻找泵浦光进入增益光纤的耦合新 技术是一项重要的工作。
1.3 谐振腔
制备合适的光学谐振腔是高功率光纤 激光器实用化的又一项关键技术。目前,高 功率光纤激光器的谐振腔主要有两种，一 种是采用二色镜构成谐振腔，这种方法一 般需要在防震光学平台上实现，因而降低 了光纤激光器的稳定性和可靠性，不利于 该产品的产业化与实用化；另一种是采用 光纤光栅做谐振腔.
(5)按输出波长分类 S一波段(1460～ 1530 nm)、C一波段(1530～1565 nm)、 L一波段(1565~1610 nm)。可调谐单波 长激光器，可调谐多波长激光器。
3.光纤激光器结构
光纤激光器主要由泵源，耦合器，掺 稀土元素光纤，谐振腔等部件构成。泵源 由一个或多个大功率激光二极管构成，其 发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合入作 为增益介质的掺稀土元素光纤，泵浦波长 上的光子被掺杂光纤介质吸收，形成粒子 数反转，受激发射的光波经谐振腔镜的反 馈和振荡形成激光输出
二色镜构成谐振腔：
目前多采用法布里一珀罗(F—P)腔结构， 即一端采用对泵浦光高透、对激光高反的 双色镜做激光全反镜；另一端直接利用光 纤端面的菲涅耳反射作输出镜。由于需要 采用分立元件，这种谐振腔结构的稳定性 和可靠性无法得到保证，不利于光纤激光 器的推广使用。
光纤光栅:透过紫外诱导在光纤纤芯形成折 射率周期性变化的低损耗器件,具有非常好 的波长选择特性。
光纤激光器种类很多,根据其激射机理、 器件结构和输出激光特性的不同可以有多 种不同的分类方式.根据目前光纤激光器技 术的发展情况,其分类方式和相应的激光器 类型主要有以下几种：
激光的形成与发展自从六十年代初发明激光器和观察到激光现象以来
激光的形成与发展自从六十年代初发明激光器和观察到激光现象以来，激光原理、技术、应用等都获得蓬勃的发展。
对基础科学、生命科学、信息科技、军事技术、能源技术，先进制造机器，工农业的发展都已起着很大影响，预期对二十一世纪的科学与技术，国民经济与国防的发展，都将发挥越来愈重要的作用。
本文将就激光的形成与发展作一简要阐述。
一、历史的回顾激光器的发明是与物理学长期基础研究的积累与技术的进步分不开的，至少可追朔到过去的50年。
首先十九世纪末引起物理学观念的革命，1900年德国物理学家普郎克，最先提出辐射的能量是量子化的概念，解释了黑体辐射的能量分布与光波波长的关系。
以后如光电效应等一系列实验结果建立了光的量子论的观念，1913年丹麦物理学玻尔最早用量子论的观念于原子结构的研究，建立起原子中电子运动状态的变化与光辐射的联系，1917年爱因斯坦进而阐述辐射的量子模型时指出，原子中吸收光子只有一个过程，而原子电子发射光子存在两个过程，即自发发射与受激发射，这是首次被理论预言光源发射光子可能被感生辐射或称受激发射，并且指出受激辐射的光子与人射的光子具有相同频率，相同位相，相同偏振，相同传播方向等特性。
但对通常光源在通常发光时温度处于平衡态下受激辐射是无法观察到的。
因之以后多人在研究观察受激辐射，引入负温度、负吸收等概念，直至1955年由美国科学家唐斯等与苏联科学家普罗霍洛夫等，首次提出三能级模型理论，同年实现了氨分子微波激射器。
后于1958年美国的唐斯与萧洛，前苏联科学家巴索夫、普罗霍洛夫分别提出在红外及可见光波段实现量子放大器的理论。
终于1960年首次被美国的梅曼用红宝石作工作介质，用脉冲氙灯作光泵，发明红宝石激光器及观察到激光现象，很快在许多国家的实验室重复了该项实验。
二、激光发射的基本过程（1）辐射的吸收与发射。
众所周知，物质是由原子构成的，原子是由带正电的核与绕核运动的电子所构成。
在微观世界中电子绕核运动能量不能有任意值，只能取某些固定值，为了表达电子的能量状态，通常用符号E来表示，在一般条件下，电子都处于原子中最低态的能量值，称为基态E0，当电子离开基态至能量提升状态时称为激发态（E e），电子由基态至激发态，或由激发态返回基态时，一般伴随有电磁辐射过程，这些辐射可以是可见光、红外线，或紫外线，依赖于二态之间的能量差。
激光的发展与应用前景展望
激光的发展与应用前景展望激光技术始于20世纪60年代，迄今为止已经发展了近60年。
作为一种高度聚焦的能量源，激光技术在各个领域的应用越来越广泛。
本文将探讨激光的发展历程以及未来的应用前景。
第一部分：激光的发展历程激光技术最早出现在科幻作品中，然而，1960年美国物理学家梅澜斯发明了世界上第一台激光器，标志着激光技术的诞生。
最初的激光器是由具有受激发射能力的固体晶体制成的，但是随着科技的进步，激光器的类型也不断扩展，包括气体激光器、液体激光器和半导体激光器等。
这些不同类型的激光器具有不同的特点和应用领域，例如气体激光器广泛应用于切割、焊接和材料加工等领域，而半导体激光器则用于通信和激光照明等领域。
第二部分：激光技术在医疗领域的应用激光技术在医疗领域的应用已经发展了几十年，目前已经成为一种重要的治疗工具。
例如，激光手术已经在眼科、整形外科和皮肤科等领域取得了显著成果。
激光手术具有创伤小、恢复快的特点，对患者来说是一种低风险的治疗方式。
此外，激光技术还可用于准确定位和破坏癌细胞，从而为肿瘤治疗提供了新的途径。
第三部分：激光技术在通信领域的应用随着互联网的快速发展，人们对高速、高容量的通信需求也在不断增加。
激光通信技术因其高速、安全的特点被认为是未来通信的重要方向。
激光通信利用激光脉冲传输信息，具有比传统电信号传输更高的带宽和传输速度。
此外，激光通信还具有抗干扰能力强、难以窃听的特点，可以在军事通信和机密文件传输等领域发挥重要作用。
第四部分：激光技术在工业领域的应用激光技术在工业领域的应用也越来越广泛。
激光切割、激光焊接和激光打标等成为现代工业生产中重要的工具。
激光切割技术可以在减少材料浪费的同时提高生产效率，激光焊接技术可以实现高精度的焊接，激光打标技术可以在各种材料上实现标记和编码。
这些激光应用不仅提高了生产效率，还提高了产品质量和精度。
第五部分：未来激光技术的挑战与展望尽管激光技术在各个领域都取得了重要的进展，但仍存在一些挑战和限制。
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主讲人：欧阳国霞
目录
1 2 简介 激光器的发明 分类 主要用途 世界激光器市场发展现状 未来展望3Fra bibliotek4 5 6
1.简介
英文名称：laser 定义：利用受激辐射原理使光 在某些受激发的物质中放大 或振荡发射的器件。
红绿蓝可见波长纤绿激光
除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，产生激光的 必不可少的条件是粒子数反转和增益大过损耗。故装置中必不可少的 组成部分有激励源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励使工 作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造 条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作 介质具有亚稳能级使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。激光器 中常见的组成部分还有谐真振腔，谐振腔可使腔内的光子有一致的频 率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。
5.世界激光器市场发展现状
世界激光器市场可划分为三大区域：美国（包括北美）占 55%，欧州占 22%，日本及太平洋地区占 23%。在世界激光市场上日本在光电子技 术方面占首位，美国占第二位；在激光医疗及激光检测方面则美国占 首位； 1、美国激光产业发展现状 在激光医疗方面，美国处于世界领先地位。激光医疗设备不仅在美 国获得广泛应用，而且大量出口，美国的激光医疗设备由美国食品药 物管理局（FDA）统一管理，只有经过批准注册方可使用和生产，这 样就保证了激光医疗设备的产品的质量和可靠性与安全性。 2、日本激光产业发展现状 日本激光医疗始于 Ar 激光眼底凝固、外科二氧化碳激光刀、内科 Nd：YAG 激光内窥镜等迎来了光能热利用激光医疗第一代。随着激光 技术的进步，激光化学效益治疗法诞生，开辟了激光医疗的康庄大道 ，现今，日本所有医疗领域中都应用了激光。
2.3成熟阶段
1954年，美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器，成 功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器的先例,但所 研制的微波激射器只产生了1.25厘米波长的微波，功率很小。 1958年，汤斯与阿瑟· 肖洛将微波激射器与光学、光谱学的理论知识结合 起来，提出了采用开式谐振腔的关键性建议，并预防了激光的相干性 、方向性、线宽和噪音等性质。同期，巴索夫和普罗霍洛夫等人也提 出了实现受激辐射光放大的原理性方案。1960年，美国物理学家西奥 多· 梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里，勉强赢得了这场世界范 围内的研制竞赛 。1960年12月，出生于伊朗的美国科学家贾万率人终 于成功地制造并运转了全世界第一台气体激光器——氦氖激光器。 1962年，有三组科学家几乎同时发明了半导体激光器。1966年，科学家 们又研制成了波长可在一段范围内连续调节的有机染料激光器。此外 ，还有输出能量大、功率高，而且不依赖电网的化学激光器等纷纷问 世。
6.未来展望
染料激光器的激励源是光泵，可以用脉冲氙灯，也可以用氮分子激光器 发出的激光。用一种颜色的激光作光泵，能产生其他颜色的激光，可 以说是染料激光器的特点之一。 这种根据需要可以随时改变产生激光的波长的激光器，主要用于光 谱学研究，许多物质会有选择地吸收某些波长的光，产生共振现象。 科学家用这些现象分析物质，了解材料结构，还用这些激光器来产生 新的激光，研究一些奇异的光学和光谱学现象。
2.激光器的发明
2.1历史由来
激光器的诞生史大致可以分为几 个阶段，其中1916年爱因斯坦 提出的受激辐射概念是其重要 的理论基础。这一理论指出， 处于高能态的物质粒子受到一 个能量等于两个能级之间能量 差的光子的作用，将转变到低 能态，并产生第二个光子，同 第一个光子同时发射出来，这 就是受激辐射。
2.2发展阶段
此后，量子力学的建立和发展使人们对物质的微观结构及运动规律有了 更深入的认识，微观粒子的能级分布、跃迁和光子辐射等问题也得到 了更有力的证明，这也在客观上更加完善了爱因斯坦的受激辐射理论 ，为激光器的产生进一步奠定了理论基础。20世纪40年代末，量子电 子学诞生后，被很快应用于研究电磁辐射与各种微观粒子系统的相互 作用，并研制出许多相应的器件。这些科学理论和技术的快速发展都 为激光器的发明创造了条件。 1951年，美国物理学家珀塞尔和庞德在实验中成功地造成了粒子数 反转，并获得了每秒50千赫的受激辐射。稍后，美国物理学家查尔斯· 汤斯以及苏联物理学家马索夫和普罗霍洛夫先后提出了利用原子和分 子的受激辐射原理来产生和放大微波的设计。 然而上述的微波波谱学理论和实验研究大都属于“纯科学”，对于 激光器到底能否研制成功，在当时还是很渺茫的。
①连续激光器 ②单次脉冲激光器 ③重复脉冲激光器 ④调激光器
连续激光器
脉冲激光器
4.按输出波段范围分类
①远红外激光器 ②中红外激光器 ③近红外激光器 ④可见激光器 ⑤近紫外激光器 ⑥真空紫外激光器 ⑦X射线激光器,
远红外激光器
X射线激光器
近紫外激光器
4.主要用途
由于激光器具备的种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密 测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域 引起了革命性的突破。激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距 等方面外，多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。 1、激光用作热源。激光光束细小 ，且带着巨大的功率，如用透 镜聚焦，可将能量集中到微小的面积上，产生巨大的热量。比如，人 们利用激光集中而极高的能量，可以对各种材料进行加工，能够做到 在一个针头上钻200个孔；激光作为一种在生物机体上引起刺激、变 异、烧灼、汽化等效应的手段，已在医疗、农业的实际应用上取得了 良好效果。 2、激光测距。激光作为测距光源，由于方向性好、功率大，可 测很远的距离，且精度很高。 3、激光通信。在通信领域，一条用激光柱传送信号的光导电缆 ，可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量。 4、受控核聚空中的应用。将激光射到氘与氚混合体中，激光所 带给它们巨大能量，产生高压与高温，促使两种原子核聚合为氦和中 子，并同时放出巨大辐射能量。由于激光能量可控制，所以该过程称 为受控核聚变。
3.分类
1.按工作物质分类
①固体激光器 ②气体激光器 ③液体激光器 ④半导体激光器 ⑤自由电子激光器
二氧化碳激光器 二氧化碳激光器
半导体激光器
绿光固体激光器
2.按激励方式分类
①光泵式激光器 ②电激励式激光器 ③化学激光器 ④核泵浦激光器
光泵式激光器
电激励式激光器
化学氧碘激光器
3.按运转方式分类