激光 "是 "受激辐射光放大"（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的首字母缩写。更简单地说，激光将能量转化为光，然后通过光学器件进行放大，再将光聚焦成高能量光束。激光与普通光的不同之处在于，它可以被准直，或使其不易分散，然后聚焦，从而大大提高其能量密度。激光种类繁多，用途广泛，从娱乐、科学研究、外科手术，到先进的重型工业制造，无所不包。
所有激光器都有一套基本组件。激光从增益介质开始，增益介质用于放大光功率--激光增益介质包括气体、染料、二极管、晶体和光纤。然后用一个能量源（电流或光源）来泵送增益介质。一旦产生了必要的能量，称为部分反射器和全反射器的反射材料就会控制激光输出，然后根据应用的需要对激光输出进行调整和聚焦。
激光波长以纳米（nm）或微米（µm）为单位，是光波连续波峰之间的距离。激光波长的范围通常从深紫外到中红外（IR），人眼可见的波长范围为 ~400 到 ~700 nm。
波长是许多应用中的一个关键考虑因素，因为材料在吸收光能的方式上往往存在很大差异。材料吸收激光束的部分能量，反射其余部分--两者之间的平衡可能要求使用不同的激光波长。波长对于显微镜、光学捕获和超声波等先进的科学应用也至关重要。
波长约为 1000 纳米的近红外激光被用作起点，尤其适用于金属加工。这是因为近红外激光器的功率更高、复杂性更低、成本效益更高。大多数金属都能有效吸收近红外或可见光范围内的光。即使是铝和铜等红外反射率较高的金属，也主要使用近红外激光器进行加工，因为近红外激光器的功率密度更高，可以克服材料反射。
各种聚合物、陶瓷、玻璃和其他非金属经常使用波长从中红外到深紫外的激光进行加工。透明聚合物和玻璃实际上对近红外光是透明或接近透明的，允许大部分近红外光通过而不被吸收。因此，可以通过聚合物或玻璃层对容易吸收近红外光的材料进行加工。
激光功率也称为平均功率，单位为瓦（W）。激光的平均功率表示在一段时间内向目标材料输送了多少能量。不同应用对激光功率的要求相差很多数量级。许多传感、数据处理、电信、医疗或科学应用所需的功率从几毫瓦到几十瓦不等。非金属加工应用通常需要几瓦到几百瓦的平均功率。金属加工应用所需的功率从某些精密加工应用的数百瓦到厚金属切割和焊接应用的数十或更多千瓦不等。
激光器可以发射连续光束，输出稳定的平均功率流--这种模式被称为连续波（CW），是常见的激光工作模式。激光器也可用于脉冲工作模式。脉冲激光器的特点是每秒脉冲数（重复率）、激光脉冲的总能量（脉冲能量）、脉冲达到的峰值功率以及每个脉冲的长度（脉冲持续时间）。
与 CW 激光器一样，脉冲激光器在一段时间内的输出功率表示为平均功率。即使脉冲激光器的平均功率与 CW 激光器相当，它们对目标材料的影响也是不同的。脉冲激光通常用于加工零件，同时尽量减少对周围材料的热影响，或者在需要更高的峰值功率时使用。长脉冲准连续波（QCW）激光器利用以毫秒为单位的脉冲和较高的峰值功率，以较低的热输入和较低的激光功率模拟 CW 激光加工。纳秒和超快（皮秒/飞秒）激光器利用较短的脉冲，适用于不能接受过多热量输入或需要较高峰值功率的精密加工应用。
一般来说，CW 激光器的平均功率更高，因此加工速度也更快。在决定使用 CW 激光器还是脉冲激光器时，需要考虑很多因素，但重要的往往是在产量和零件质量之间取得平衡。许多应用（如金属板材切割）都受益于高功率 CW 激光器，因为它可以大大提高切割速度，而且不需要理想无瑕的边缘质量。但在切割成堆的超薄金属箔时，通常会使用纳秒和超快脉冲激光器，以确保出色的边缘质量，并减少或解决负面的热效应。
左图：光斑尺寸较大的多模 光束剖面图。右图：光斑尺寸较小的单模 光束剖面图。
当激光束与目标材料接触时，会形成一个激光光斑区域。光斑大小（通常以微米为单位）是决定激光如何与目标相互作用的关键因素。光斑大小可以通过多种方式进行控制，包括使用不同的传输光纤和聚焦透镜、改变光束传输与目标之间的距离以及使用更长或更短的波长。
减小光斑尺寸可以将激光束的能量集中在更小的区域内，从而更有效地利用激光功率。更高的能量密度可以缩短激光束穿透材料的时间，从而提高加工速度。对于各种微加工应用和需要精细特征的部件来说，小光斑尺寸也是很重要的。不过，对于结构焊接等许多应用而言，增大光斑尺寸是加工更大区域和减少所需光束行程的更佳选择。
光束质量，通常以 M2 对于单模激光器（典型光斑尺寸：20 至 50 微米）和多模激光器（典型光斑尺寸：100 微米以上）而言，光束参数积 (BPP) 是一个重要而复杂的激光参数，在实际应用中代表了激光光束的聚焦程度。较低的 M2 和 BPP 值对应较高的光束质量。光束质量为 M2 = 1 表示光束没有发散，被认为是完美的。虽然这在实际设备中并不能完全实现，但工业光纤激光器可以可靠地实现 M2 =< 1.1. For applications that require strongly focused beams like cutting, drilling, and welding, higher beam qualities improve processing speeds and qualities. Some applications, like wide area laser heat treatment and cleaning, do not require particularly high beam qualities, instead benefitting from less focused laser energy.
光纤激光器通过硅玻璃制成的光学光纤电缆（用作增益介质）引导光线，并通过电流进行泵浦。与二氧化碳激光器等传统激光器或碟片激光器等替代技术相比，光纤激光器在许多情况下都是一种更为实用的解决方案。光纤激光技术没有复杂的光学器件、频繁的服务要求或消耗品，因此更易于集成，并对基于激光的制造、医疗应用和科学研究产生了革命性的影响。
光学光纤的独特性能使其成为理想的有源增益介质和激光谐振器材料。光纤具有柔韧性好、易于处理、可支持各种长度等特点，其巨大的表面与体积长宽比有利于散热，并有助于避免热透镜现象。不同类型和纤芯直径的光纤可以拼接在一起，从而构建出集泵浦源、光学放大和光束传输光纤 于一体的复杂光学系统，而无需使用自由空间光学器件及其固有的污染、损坏和错位风险。
我们独特的技术平台使 IPG 激光器能够以更低的成本获得更高的输出功率和更高质量的光束质量 。我们的专有设计基于创新的泵浦技术和高性能组件，这些技术和组件是 IPG 经过数十年的大量投资和创新而完善的。IPG光纤激光技术的基石是我们的包层侧泵浦技术和分布式单发射极二极管泵浦结构。
出色的二极管泵技术利用了我们丰富的电信行业经验和技术投资。我们的单发射极二极管采用经过电信验证的技术和工艺制造，每个晶片都符合严格的电信行业标准，这使得 IPG 有别于采用短寿命二极管条和条叠技术的其他工业泵产品。因此，IPG 单发射极二极管的泵送亮度比条形叠层泵高出一个数量级，功率效率也比条形叠层泵高出一倍。与需要使用高压去离子水的昂贵、不可靠和复杂的微通道冷却器的条形堆相比，单发射极泵能够使用简单的水冷却或甚至强制空气冷却。
光纤激光器必须耦合并收集来自激光二极管的光，以产生准直激光输出。IPG 单发射极二极管的输出被收集到纤芯直径小至 100 微米的光纤中。利用 Valentin Gapontsev 博士和 Igor Samartsev 博士开发的侧泵浦技术，来自多个泵浦二极管的光被有效地耦合到有源增益包层光纤中。泵浦光在包层内经历多次反射，同时经常与单模内核相交，在单模内核中，光被稀土离子吸收并重新发射。这种优雅的机制可将二极管光转换为光纤激光，效率较高。
IPG 激光器的功率从毫瓦到一百多千瓦，从紫外到中红外，从连续波到飞秒脉冲，均采用行业领先的技术，可在材料加工、医疗操作和科学研究等各种应用领域实现更佳效果。
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