红外（IR）激光发出的光人眼完全不可见。我们感受到的通常是热量，而非光线。红外激光凭借其独特的波长，成为激光领域的强大力量，能够处理各种任务，从重工业金属切割到跨洋互联网数据传输，无所不能。
下文将根据制造红外激光所用的特定材料对其最常见的类型进行分类。
掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）激光器（固态）
这是世界上最著名、使用最广泛的固态激光器之一，以其强大的功率和坚固的可靠性而闻名。
- 波长：主要为 1064 nm（近红外）。
- 工作原理：使用掺有钕离子的钇铝石榴石（Yttrium Aluminum Garnet）合成晶体。该晶体通过强大的闪光灯或外部激光二极管激发。
- 主要特点：能够产生巨大的功率输出，具有出色的光束质量，可以发射快速、高能量的脉冲或连续光束。
- 常见应用：金属的重工业切割和焊接、医疗程序（如激光脱毛和眼科手术）、纹身去除和军事测距仪。
二氧化碳（CO2）激光器（气体）
重工业的主力。这是有史以来最古老、最常见、最强大的连续波激光器之一。
- 波长：10.6 µm 或 10,600 nm（中红外）。
- 工作原理：利用管内气体混合物（主要为二氧化碳、氮气和氦气），通过强电流激发。
- 主要特点：功率极高，效率高。由于其波长较长，光束容易被有机材料和塑料吸收，但会从大多数原金属表面反射。
- 常见应用：木材、亚克力、纸张和皮革的工业切割和雕刻；医疗皮肤科（如激光换肤和小型手术）。
砷化镓（GaAs）和磷化铟镓（InGaAs）激光二极管（半导体）
这些是隐藏在我们日常技术中的微小、廉价的激光器。它们是 CD 或蓝光播放器中激光器的红外等效物。
- 波长：范围广泛，从 800 nm 到 1550 nm（近红外）。
- 工作原理：利用砷化镓（GaAs）或磷化铟镓（InGaAs）半导体结。当电流通过芯片时，直接发光。
- 主要特点：超紧凑（通常只有一粒盐大小），高能效，可以以极低的成本大规模生产。
- 常见应用：智能手机上的面部识别传感器、自动驾驶汽车的 LiDAR 系统、条形码扫描仪，以及作为大型固态激光器的内部电源（“泵”）。
掺铒激光器（光纤/固态）
被称为“人眼安全”激光器，是全球电信的绝对支柱。
- 波长：通常在 1550 nm 或 2940 nm 附近（近到中红外）。
- 工作原理：使用掺有稀土元素铒的玻璃光纤（或固体晶体）。
- 主要特点：1550 nm 范围的光可以完美地通过标准光纤电缆传输，几乎没有数据损失。此外，人眼中的液体在光线到达视网膜之前会吸收此波长，因此比其他激光器更安全。
- 常见应用：通过长距离电信光缆（互联网）传输数据、光放大器以及需要最小热损伤的高度精确的牙科/组织手术。
量子级联激光器（QCL）（高级半导体）
一种高度复杂、专门化的激光器，可被设计用于发射红外光谱中特定且难以到达的波长。
- 波长：在中红外到远红外光谱中高度可调（约 3 µm 到 20 µm 以上）。
- 工作原理：使用超薄的微观分层半导体材料。电子不是通过标准的反应，而是沿着量子阱的微观“阶梯”级联而下。每当电子下降一级，就会发射一个光子。
- 主要特点：可高度调谐到精确的定制波长。它们在室温下运行，填补了其他激光器难以工作的中红外光谱中的巨大空白。
- 常见应用：化学光谱学（识别未知气体和化学品）、呼气测醉仪医疗诊断、爆炸物检测和军事对抗措施（使热寻的导弹致盲）。
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