大家是否听说过能够发射蓝色光束的激光器呢？本文将重点探讨发射光波位于 蓝光与紫光波段（约 400–500nm 范围） 的激光器。这一区间的激光增益介质种类相对有限，整体性能普遍不如红外区域成熟，因此其研究与发展格外重要。

一、蓝光激光二极管

蓝光激光二极管（LD）是最具代表性的器件之一。它们通常基于 氮化镓（GaN）及其相关材料（如 InGaN） 制作，发射波长大致覆盖 400–480nm。

不过，这类器件在实现 大功率输出与长寿命 时仍存在技术难题，目前输出范围通常在几十到几百毫瓦之间。

在商用化方面，全球仅有少数厂商能够稳定供货，其中 日亚化学（Nichia） 处于领先地位，索尼与夏普也在不断推进相关产品。随着材料和工艺的持续优化，蓝光激光二极管有望在未来进一步提升性能与寿命，并逐步扩展应用范围。值得关注的前沿方向之一是 蓝光 VCSEL（垂直腔面发射激光器） 的发展。

二、上转换激光器

基于光纤或晶体材料的 掺铥（Tm）和掺镨（Pr）上转换激光器 可以产生约 480nm 的输出，功率一般在几十毫瓦，且光束质量相当优良。随着研究深入，预计未来功率可提升至数百毫瓦甚至数瓦，应用潜力逐渐增大。

三、氦镉气体激光器

氦镉激光器是一类气体激光器，能够输出 441.6nm 的蓝光。其突出优势在于 光束质量极佳，输出功率可达到几百毫瓦，因此在部分科研实验中仍被广泛采用。

四、倍频激光器

蓝光或紫光还可通过 倍频过程 产生。具体做法是：将 800–1000nm 的红外激光，通过非线性晶体在谐振腔中进行倍频，得到波长减半的光束。

例如，Nd:YAG（946nm）、Nd:YVO₄（914nm）、Nd:YAlO₃（930nm） 等激光器经过 LBO、BiB₃O₆、KNbO₃、KTP、LiTaO₃ 等晶体倍频后，可获得波长在 400–500nm 的输出。此类激光器功率可达数瓦级，即便在单纵模运行时仍保持良好的光束质量。不过，与 1 微米波段的激光器相比，倍频的稳定实现难度更高。

此外，通过某些特殊的光学振荡谐振腔设计，还能进一步提升倍频效率。

五、VECSELs 激光器

光学泵浦的 VECSELs（垂直外腔面发射激光器） 在倍频应用中表现突出，可提供 数瓦甚至数十瓦 的功率输出。

需要注意的是，虽然部分大面积半导体激光二极管也能覆盖蓝光相关波长，但由于其 线宽宽、光束质量欠佳，并不适合作为高效倍频光源。不过，它们在特定情况下仍可得到几十毫瓦的倍频蓝光。

六、氩离子激光器

基于氩等离子体放大的 氩离子激光器 也是一种高质量蓝光光源。它能够在 514nm 输出强烈的绿光，同时在 488nm 波段产生数瓦级的蓝光，并在 458、477 和 497nm 等波长提供较弱的辐射。

这类激光器的缺陷在于 能效极低。若要获得数瓦蓝光输出，往往需要消耗 数十千瓦电能，并配置复杂的冷却装置。即使是较小型的空气冷却氩离子管，也需要几百瓦功率才能产生几十毫瓦的输出。

七、波长与安全性

当波长 小于 400nm 时，光谱已进入紫外区，人眼对其敏感度迅速下降。然而在 接近 400nm 的边界波段，强光可能通过光化学效应对视网膜造成损伤，即使亮度表面上并不高，也存在潜在风险。

八、应用场景

蓝光与紫光激光器在现代科技领域具有广泛用途，包括：

• 精密干涉与测量设备
• 激光打印与数码冲印
• 高密度数据存储（蓝光光盘技术）
• 激光显微成像与投影显示
• 光谱学研究与流式细胞仪

尤其在数据存储领域，蓝光激光二极管的发展成为推动力之一。更短波长的激光器能够实现更强的聚焦效果，从而在成像与显微应用中呈现出更高的分辨率与细节表现。

总结

综上所述，蓝光与紫光激光器在材料、寿命与功率等方面仍然面临技术挑战，但它们在科研、医疗、通信、显示以及存储等领域的应用潜能巨大。随着相关材料学与光电子工艺的不断进步，这些激光器必将在未来发挥越来越重要的作用。