光纖激光器是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質的激光器，光纖激光器可在光纖放大器的基礎上開發出來：在泵浦光的作用下光纖內極易形成高功率密度，造成激光工作物質的激光能級“粒子數反轉”，當適當加入正反饋回路（構成諧振腔）便可形成激光振蕩輸出。
CO2激光器
CO2激光器工作原理其受激發射過程也較復雜。分子有三種不同的運動，即分子里電子的運動，其運動決定了分子的電子能態；二是分子里的原子振動，即分子里原子圍繞其平衡位置不停地作周期性振動——并決定于分子的振動能態；三是分子轉動，即分子為一整體在空間連續地旋轉，分子的這種運動決定了分子的轉動能態。分子運動極其復雜，因而能級也很復雜。
工作原理
光纖激光器
光纖是以SiO2為基質材料拉成的玻璃實體纖維，其導光原理是利用光的全反射原理，即當光以大于臨界角的角度由折射率大的光密介質入射到折射率小的光疏介質時，將發生全反射，入射光全部反射到折射率大的光密介質，折射率小的光疏介質內將沒有光透過。普通裸光纖一般由中心高折射率玻璃芯、中間低折射率硅玻璃包層和最外部的加強樹脂涂層組成。光纖按傳播光波模式可分為單模光纖和多模光纖。單模光纖的芯徑較小，只能傳播一種模式的光，其模間色散較小。多模光纖的芯徑較粗，可傳播多種模式的光，但其模間色散較大。按折射菲菲內部可分為階躍折射率光纖和漸變折射率光纖。
以稀土摻雜光纖激光器為例，摻有稀土離子的光纖芯作為增益介質，摻雜光纖固定在兩個反射鏡間構成諧振腔，泵浦光從M1入射到光纖中，從M2輸出激光。當泵浦光通過光纖時，光纖中的稀土離子吸收泵浦光，其電子唄激勵到較高的激發能級上，實現了離子數反轉。反轉后的粒子以輻射形成從高能級轉移到 基態，輸出激光。
CO2激光器
CO2分子為線性對稱分子，兩個氧原子分別在碳原子的兩側，所表示的是原子的平衡位置。分子里的各原子始終運動著，要繞其平衡位置不停地振動。根據分子振動理論，CO2有三種不同的振動方式：①二個氧原子沿分子軸，向相反方向振動，即兩個氧在振動中同時達到振動的最大值和平衡值，而此時分子中的碳原子靜止不動，因而其振動被叫做對稱振動。②兩個氧原子在垂直于分子軸的方向振動，且振動方向相同，而碳原子則向相反的方向垂直于分子軸振動。由于三個原子的振動是同步的，又稱為變形振動。③三個原子沿對稱軸振動，其中碳原子的振動方向與兩個氧原子相反，又叫反對稱振動能。在這三種不同的振動方式中，確定了有不同組別的能級。
特點
光纖激光器
光纖激光器作為第三代激光技術的代表，具有以下優勢：
（1）玻璃光纖制造成本低、技術成熟及其光纖的可饒性所帶來的小型化、集約化優勢；
（2）玻璃光纖對入射泵浦光不需要像晶體那樣的嚴格的相位匹配，這是由于玻璃基質Stark 分裂引起的非均勻展寬造成吸收帶較寬的緣故；
（3）玻璃材料具有極低的體積面積比，散熱快、損耗低，所以轉換效率較高，激光閾值低；
（4）輸出激光波長多：這是因為稀土離子能級非常豐富及其稀土離子種類之多；
（5）可調諧性：由于稀土離子能級寬和玻璃光纖的熒光譜較寬。
（6）由于光纖激光器的諧振腔內無光學鏡片，具有免調節、免維護、高穩定性的優點，這是傳統激光器無法比擬的。
（7）光纖導出，使得激光器能輕易勝任各種多維任意空間加工應用，使機械系統的設計變得非常簡單。
（8）勝任惡劣的工作環境，對灰塵、震蕩、沖擊、濕度、溫度具有很高的容忍度。
（9）不需熱電制冷和水冷，只需簡單的風冷。
（10）高的電光效率：綜合電光效率高達20%以上，大幅度節約工作時的耗電，節約運行成本。
（11）高功率,目前商用化的光纖激光器是六千瓦。
CO2激光器
優點：CO2激光器是一種比較重要的氣體激光器。這是因為它具有一些比較突出的優點：第一，它有比較大的功率和比較高的能量轉換效率。一般的閉管CO2激光器可有幾十瓦的連續輸出功率，這遠遠超過了其他的氣體激光器，橫向流動式的電激勵CO2激光器則可有幾十萬瓦的連續輸出。此外橫向大氣壓CO2激光器，從脈沖輸出的能量和功率上也都達到了較高水平，可與固體激光器媲美。CO2激光器的能量轉換效率可達30～40%，這也超過了一般的氣體激光器。第二，它是利用CO2分子的振動-轉動能級間的躍遷的，有比較豐富的譜線，在10微米附近有幾十條譜線的激光輸出。近年來發現的高氣壓CO2激光器，甚至可做到從9～10微米間連續可調諧的輸出。第三，它的輸出波段正好是大氣窗口（即大氣對這個波長的透明度較高）。除此之外，它也具有輸出光束的光學質量高，相干性好，線寬窄，工作穩定等優點。
缺點：CO2激光器的轉換效率是很高的，但最高也不會超過40％，這就是說，將有60％以上的能量轉換為氣體的熱能，使溫度升高。而氣體溫度的升高，將引起激光上能級的消激發和激光下能級的熱激發，這都會使粒子的反轉數減少。并且，氣體溫度的升高，將使譜線展寬，導致增益系數下降。特別是，氣體溫度的升高，還將引起CO2分子的分解，降低放電管內的CO2分子濃度。這些因素都會使激光器的輸出功率下降，甚至產生“溫度猝滅”。
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