按工作介質不同，激光器分為固體激光器、氣體激光器、染料激光器、半導體激光器、光纖激光器和自由電子激光器6種。其中固體激光器和氣體激光器還有很多細分種類。除自由電子激光器外，各種激光器的基本工作原理均相同，包括泵浦源、光學諧振腔和增益介質三部分。

在固體激光器中，一般以光作為泵浦源，能產(chǎn)生激光的晶體或玻璃被稱為激光工作物質。激光工作物質由基質和激活離子兩部分組成，基質材料為激活離子提供了一個合適的存在與工作環(huán)境，而由激活離子完成激光產(chǎn)生過程。常用的激活離子主要是過渡金屬離子，如鉻、鉆、鎳等離子以及稀土金屬離子，如釹離子等。表面鍍有介質膜的反射鏡作為諧振腔鏡片，其中一片為全反鏡，一片為半反鏡。當采用不同的激活離子、不同的基質材料和不同波長的光激勵，會發(fā)射出各種不同波長的激光。

紅寶石激光器輸出的激光波長為694．3nm，光電轉換率低，只有0．1％。但其熒光壽命長，有利于儲能，可輸出較高的脈沖峰值功率，一根筆芯粗細，手指長的紅寶石棒產(chǎn)生的激光就可以輕松的產(chǎn)生打穿鐵皮。在效率更高的YAG激光器出現(xiàn)之前，紅寶石激光器被廣泛地用在激光切割、鉆孔上。此外，694nm的光極易被黑色素吸收，因此紅寶石激光器還被用于色素性病變（皮膚長斑）的治療。

鈦藍寶石激光器因其晶體性質，具備較寬的可調諧范圍（即可調波長范圍），可根據(jù)需要，輸出660nm－1200nm波長的光。加上倍頻技術（能使光的頻率翻倍，即波長減半）的成熟，波長范圍可擴展到330nm－600nm。鈦藍寶石激光器被用于飛秒分光、非線性光學研究、生成白光、生成太赫茲波等，在醫(yī)美方面也有應用。

YAG是釔鋁石榴石的簡稱，該物質是目前綜合特性最為優(yōu)異的激光晶體基質，在摻入釹（Nd）之后可輸出1064nm的光，最大連續(xù)輸出功率可達1000w。早期使用惰性氣體閃光燈作為激光器的泵浦源，但閃光燈泵浦方式，光譜范圍寬，與激光增益介質吸收光譜重合性差，熱負荷較大，造成光電轉換率低的后果。因此現(xiàn)在使用LD（激光二極管）泵浦，可實現(xiàn)激光器的高效率，高功率，長壽命。Nd：YAG激光器可用于血管瘤的治療，抑制腫瘤生長。但這種激光對組織的熱損傷是非選擇性的，在凝固瘤體血管的同時，多余的能量也會損傷周圍正常的組織，術后容易留下瘢痕。因此，Nd：YAG激光多用于外科、婦科、五官科，而少用于皮膚科。

Yb：YAG，在YAG中摻入鐿（Yb），可輸出1030nm的光。Yb：YAG的泵浦波長為941nm，與輸出波長非常接近，可實現(xiàn)91．4％的泵浦量子效率，伴隨泵浦產(chǎn)生的熱量則被抑制到10％以內(nèi)（輸入的能量大多數(shù)轉換為輸出激光的能量，少部分變成熱，意味著轉換效率很高），是Nd：YAG的25％～30％。Yb：YAG已成為最引人注目的固體激光介質之一，LD泵浦的高功率Yb：YAG固體激光器成為新的研究熱點，并被視為發(fā)展高效、高功率固體激光器的一個主要方向。

除了上述兩種，YAG還可摻入鈥（Ho）、鉺（Er）等。Ho：YAG可產(chǎn)生對人眼安全的2097nm和2091nm激光，主要適用于光通信，雷達和醫(yī)學應用。Er：YAG則輸出2．9μm的光，人體對這一波長吸收率很高，對激光外科和血管外科有很大的應用潛力。

氣體激光器是利用氣體作為增益介質的激光器，一般是對氣體放電進行泵浦（與固體激光器大同小異，不再贅述）。氣體種類有原子氣體（氦氖激光器、惰性氣體離子激光器、金屬蒸汽激光器）、分子氣體（氮氣激光器、二氧化碳激光器）、準分子氣體，還有通過化學反應提供泵浦能量的特殊氣體激光器。

氦氖激光器（HeNe）是以75％以上的He和15％以下的Ne的混合氣體作為增益介質，根據(jù)工作環(huán)境不同，可發(fā)出綠（543．5nm）、黃（594．1nm）、橙（612．0nm）、紅（632．8nm）及三種近紅外光（1152nm、1523nm和3391nm），其中紅光（632．8nm）最為常用。HeNe激光器輸出的光束呈高斯分布，光束質量非常穩(wěn)定，雖然功率不高，但在精密測量領域有著不俗的表現(xiàn)。

惰性氣體激光器常見的是氬離子（Ar＋）和氪離子（Kr＋）。其能量轉化率最高可達0．6％，可長期連續(xù)穩(wěn)定輸出30－50w的功率，壽命超過1000h。主要用于激光顯示、拉曼光譜、全息、非線性光學等研究領域以及醫(yī)療診斷、打印分色、計量測定材料加工及信息處理等方面。

金屬蒸汽激光器以銅蒸氣為例。銅蒸氣激光器主要輸出綠光（510．5nm）和黃光（578．2nm），可達到100w的平均功率和100kw的峰值功率。  其主要應用領域為染料激光器的泵浦源。此外，還可用于高速閃光照相、大屏幕投影電視及材料加工等。

氮分子激光器以氮氣為增益介質，可發(fā)射337．1nm 、357．7 nm、315．9 nm的紫外光，峰值功率可達45kw?？勺鳛橛袡C染料激光器的泵浦光源，在激光分離同位素、熒光診斷、超高速攝影、污染檢測以及醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)育種等方面也得到廣泛應用。由于其短波長更易聚焦得到小光斑，因此還可用于加工亞微米量級的元件。

二氧化碳激光器所用的增益介質是混了氦氣和氮氣的二氧化碳，可輸出以9．6μm和10．6μm波長為中心的遠紅外光。二氧化碳激光器的能量轉換率高，輸出功率可從幾瓦到幾萬瓦，加上極高的光束質量，使得二氧化碳激光器在材料加工、科研、國防及醫(yī)學方面均有著廣泛應用。

準分子是不穩(wěn)定的分子，在諧振腔內(nèi)充入不同稀有氣體和鹵素氣體的混合物而有不同波長的激光產(chǎn)生。常用相對論電子束（能量大于200千電子伏特）或橫向快速脈沖放電來實現(xiàn)激勵。當受激態(tài)準分子的不穩(wěn)定分子鍵斷裂而離解成基態(tài)原子時，受激態(tài)的能量以激光輻射的形式放出。在醫(yī)療、光通信、半導體顯視、遙感、激光武器等領域有著廣泛應用。

化學激光器是一類特殊的氣體激光器，即是一類利用化學反應釋放的能量來實現(xiàn)粒子數(shù)反轉的激光器。這類激光器大部分以分子躍遷方式工作，典型波長范圍為近紅外到中紅外譜區(qū)。最主要的有氟化氫（HF）和氟化氘（DF）兩種裝置。前者可以在2．6～3．3微米之間輸出15條以上的譜線；后者則約有25條譜線處于3．5～4．2微米之間。這兩種器件目前均可實現(xiàn)數(shù)兆瓦的輸出。由于其能量巨大，一般用于核工程及軍事領域。

染料激光器使用有機染料作為激光介質的激光，通常是一種液體溶液。相比氣體的和固態(tài)的激光介質，染料激光器通?？梢杂糜诟鼜V泛的波長范圍內(nèi)。由于有寬闊的帶寬，使得它們特別適合于可調諧激光器和脈沖激光器。但由于其介質壽命短，輸出功率受限，基本被鈦藍寶石等波長可調的固體激光器取代。

半導體激光器是用半導體材料作為工作物質的激光器，激勵方式有電注入、電子束激勵和光泵浦三種形式。體積小，價格低，效率高，使用壽命長，功耗低，可用于電子信息、激光打印、激光筆、光通信、激光電視、小型激光投影儀、電子信息、集成光學等領域，是最實用最重要的一類激光器。

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，應用范圍非常廣泛，包括激光光纖通訊、激光空間遠距通訊、工業(yè)造船、汽車制造、激光雕刻激光打標激光切割、印刷制輥、金屬非金屬鉆孔／切割／焊接（銅焊、淬水、包層以及深度焊接）、軍事國防安全、醫(yī)療器械儀器設備、大型基礎建設，作為其他激光器的泵浦源等等。

自由電子激光器是一類不同于傳統(tǒng)激光器的新型高功率相干輻射光源，它不需要氣體、液體或固體作為工作物質， 而是將高能電子束的動能直接轉換成相干輻射能．因此， 也可以認為自由電子激光器的工作物質就是自由電子。它具有高功率、高效率、波長的大范圍調諧和超短脈沖的時間結構等一系列優(yōu)良特性，除了它， 還沒有一種激光器能同時具備這些特點。在物理學研究、激光武器、激光聚變、光化學、光通訊等領域均有非?？捎^的前景。