مروری بر توسعه صنعت لیزر و روندهای آینده

① طبقه‌بندی بر اساس محیط جذب

با توجه به محیط‌های بهره مختلف، لیزرها را می‌توان به حالت جامد (شامل جامد، نیمه‌رسانا، فیبری، هیبریدی)، لیزرهای مایع، لیزرهای گازی و غیره تقسیم کرد.

لیزرمنبعنوع	رسانه را به دست آورید	ویژگی‌های اصلی
منبع لیزر حالت جامد	جامدات، نیمه‌هادی‌ها، فیبر نوری، هیبرید	پایداری خوب، قدرت بالا، هزینه نگهداری پایین، مناسب برای صنعتی شدن
منبع لیزر مایع	مایعات شیمیایی	محدوده طول موج اختیاری، اما اندازه بزرگ و هزینه نگهداری بالا
منبع لیزر گازی	گازها	منبع نور لیزر با کیفیت بالا، اما اندازه بزرگتر و هزینه‌های نگهداری بالاتر
منبع لیزر الکترون آزاد	پرتو الکترونی در یک میدان مغناطیسی خاص	می‌توان به خروجی لیزر با قدرت فوق‌العاده بالا و کیفیت بالا دست یافت، اما فناوری ساخت و هزینه‌های تولید بسیار بالاست.

با توجه به پایداری خوب، توان بالا و هزینه نگهداری پایین، کاربرد لیزرهای حالت جامد از مزیت مطلق برخوردار است.

در میان لیزرهای حالت جامد، لیزرهای نیمه‌هادی مزایایی مانند راندمان بالا، اندازه کوچک، عمر طولانی، مصرف انرژی پایین و غیره را دارند. از یک طرف، می‌توان آنها را مستقیماً به عنوان منبع نور اصلی و پشتیبانی برای پردازش لیزری، پزشکی، ارتباطات، حسگری، نمایش، نظارت و کاربردهای دفاعی به کار برد و به پایه مهمی برای توسعه فناوری لیزر مدرن با اهمیت توسعه استراتژیک تبدیل شده‌اند.

از سوی دیگر، لیزرهای نیمه‌هادی می‌توانند به عنوان منبع نور پمپاژ هسته برای سایر لیزرها مانند لیزرهای حالت جامد و لیزرهای فیبری نیز مورد استفاده قرار گیرند و پیشرفت تکنولوژیکی کل حوزه لیزر را تا حد زیادی ارتقا دهند. همه کشورهای توسعه‌یافته بزرگ جهان آن را در برنامه‌های توسعه ملی خود گنجانده‌اند، از آن حمایت قوی می‌کنند و به سرعت در حال توسعه هستند.

② طبق روش پمپاژ

لیزرها را می‌توان بر اساس روش پمپاژ به لیزرهای پمپ‌شده الکتریکی، پمپ‌شده نوری، پمپ‌شده شیمیایی و غیره تقسیم کرد.

لیزرهای پمپ‌شده الکتریکی به لیزرهایی اطلاق می‌شوند که توسط جریان تحریک می‌شوند، لیزرهای گازی عمدتاً توسط تخلیه گاز تحریک می‌شوند، در حالی که لیزرهای نیمه‌هادی عمدتاً توسط تزریق جریان تحریک می‌شوند.

تقریباً همه لیزرهای حالت جامد و لیزرهای مایع، لیزرهای پمپ نوری هستند و لیزرهای نیمه‌هادی به عنوان منبع پمپاژ هسته برای لیزرهای پمپ نوری استفاده می‌شوند.

لیزرهای پمپ‌شده شیمیایی به لیزرهایی اطلاق می‌شوند که از انرژی آزاد شده از واکنش‌های شیمیایی برای تحریک ماده‌ی عامل استفاده می‌کنند.

③طبقه‌بندی بر اساس حالت عملکرد

لیزرها را می‌توان بر اساس نحوه عملکردشان به لیزرهای پیوسته و لیزرهای پالسی تقسیم کرد.

لیزرهای پیوسته توزیع پایداری از تعداد ذرات در هر سطح انرژی و میدان تابش در کاواک دارند و عملکرد آنها با تحریک ماده‌ی کاری و خروجی لیزر مربوطه به صورت پیوسته در مدت زمان طولانی مشخص می‌شود. لیزرهای پیوسته می‌توانند نور لیزر را به طور پیوسته برای مدت زمان طولانی‌تری ساطع کنند، اما اثر حرارتی آنها آشکارتر است.

لیزرهای پالسی به مدت زمانی اشاره دارند که توان لیزر در مقدار مشخصی حفظ می‌شود و نور لیزر را به صورت ناپیوسته ساطع می‌کند و ویژگی‌های اصلی آن اثر حرارتی کوچک و قابلیت کنترل خوب است.

④ طبقه‌بندی بر اساس طول موج خروجی

لیزرها را می‌توان بر اساس طول موج به لیزرهای مادون قرمز، لیزرهای مرئی، لیزرهای فرابنفش، لیزرهای فرابنفش عمیق و غیره طبقه‌بندی کرد. محدوده طول موج نوری که می‌تواند توسط مواد با ساختار مختلف جذب شود، متفاوت است، بنابراین لیزرهایی با طول موج‌های مختلف برای پردازش دقیق مواد مختلف یا برای سناریوهای کاربردی مختلف مورد نیاز هستند.لیزرهای مادون قرمز و لیزرهای فرابنفش دو لیزر پرکاربرد هستند. لیزرهای مادون قرمز عمدتاً در "پردازش حرارتی" استفاده می‌شوند، جایی که ماده روی سطح ماده گرم و تبخیر می‌شود (تبخیر می‌شود) تا ماده از بین برود؛ در پردازش مواد غیرفلزی لایه نازک، برش ویفر نیمه‌هادی، برش شیشه آلی، حفاری، علامت‌گذاری و سایر زمینه‌ها، انرژی بالا در زمینه پردازش مواد غیرفلزی لایه نازک، برش ویفر نیمه‌هادی، برش شیشه آلی، حفاری، علامت‌گذاری و غیره، فوتون‌های فرابنفش با انرژی بالا مستقیماً پیوندهای مولکولی روی سطح مواد غیرفلزی را می‌شکنند، به طوری که مولکول‌ها می‌توانند از جسم جدا شوند و این روش واکنش حرارتی بالایی ایجاد نمی‌کند، بنابراین معمولاً "پردازش سرد" نامیده می‌شود. 

به دلیل انرژی بالای فوتون‌های UV، تولید یک لیزر UV پیوسته با توان بالا توسط منبع تحریک خارجی دشوار است، بنابراین لیزر UV عموماً با استفاده از روش تبدیل فرکانس اثر غیرخطی مواد کریستالی تولید می‌شود، بنابراین زمینه صنعتی پرکاربرد فعلی لیزرهای UV عمدتاً لیزرهای UV حالت جامد هستند.

(4) زنجیره صنعت 

بخش بالادستی زنجیره صنعت، استفاده از مواد اولیه نیمه‌هادی، تجهیزات پیشرفته و لوازم جانبی تولیدی مرتبط برای ساخت هسته‌های لیزر و دستگاه‌های اپتوالکترونیکی است که سنگ بنای صنعت لیزر بوده و آستانه دسترسی بالایی دارد. بخش میانی زنجیره صنعت، استفاده از تراشه‌های لیزری بالادستی و دستگاه‌های اپتوالکترونیکی، ماژول‌ها، قطعات نوری و غیره به عنوان منابع پمپ برای ساخت و فروش لیزرهای مختلف، از جمله لیزرهای نیمه‌هادی مستقیم، لیزرهای دی‌اکسید کربن، لیزرهای حالت جامد، لیزرهای فیبری و غیره است. بخش پایین‌دستی عمدتاً به حوزه‌های کاربردی لیزرهای مختلف، از جمله تجهیزات پردازش صنعتی، لیدار، ارتباطات نوری، زیبایی پزشکی و سایر صنایع کاربردی اشاره دارد.