固體激光器用固體激光資料作為作業(yè)物質(zhì)的激光器。1960年，T.H.梅曼創(chuàng)造的紅寶石激光器即是固體激光器，也是世界上第一臺(tái)激光器。固體激光器通常由激光作業(yè)物質(zhì)、鼓勵(lì)源、聚光腔、諧振腔反射鏡和電源等有些構(gòu)成。
這類激光器所選用的固體作業(yè)物質(zhì)，是把具有能發(fā)生受激發(fā)射效果的金屬離子摻入晶體而制成的。在固體中能發(fā)生受激發(fā)射效果的金屬離子首要有三類：(1)過(guò)渡金屬離子（如Cr3+）；(2)大多數(shù)鑭系金屬離子（如Nd3+、Sm2+、Dy2+等）；(3)錒系金屬離子（如U3+）。這些摻雜到固體基質(zhì)中的金屬離子的首要特點(diǎn)是：具有比較寬的有用吸收光譜帶，比較高的熒光功率，比較長(zhǎng)的熒光壽數(shù)和比較窄的熒光譜線，因此易于發(fā)生粒子數(shù)回轉(zhuǎn)和受激發(fā)射。用作晶體類基質(zhì)的人工晶體首要有：剛玉（NaAlSi2O6）、釔鋁石榴石（Y3Al5，O12）、鎢酸鈣（CaWO4）、氟化鈣（CaF2）等，以及鋁酸釔（YAlO3）、鈹酸鑭（La2Be2O5）等。用作玻璃類基質(zhì)的首要是優(yōu)質(zhì)硅酸鹽光學(xué)玻璃，例如常用的鋇冕玻璃和鈣冕玻璃。與晶體基質(zhì)比較，玻璃基質(zhì)的首要特點(diǎn)是制備便利和易于取得大尺度優(yōu)質(zhì)資料。關(guān)于晶體和玻璃基質(zhì)的首要要求是：易于摻入起激活效果的發(fā)光金屬離子；具有杰出的光譜特性、光學(xué)透射率特性和高度的光學(xué)（折射率）均勻性；具有適于長(zhǎng)時(shí)間激光作業(yè)的物理和化學(xué)特性（如熱學(xué)特性、抗劣化特性、化學(xué)穩(wěn)定性等）。晶體激光器以紅寶石（Al2O3：Cr3+）和摻釹釔鋁石榴石（簡(jiǎn)寫為YAG：Nd3+）為典型代表。玻璃激光器則是以釹玻璃激光器為典型代表。
作業(yè)物質(zhì)
固體激光器的作業(yè)物質(zhì)，由光學(xué)通明的晶體或玻璃作為基質(zhì)資料，摻以激活離子或其他激活物質(zhì)構(gòu)成。這種作業(yè)物質(zhì)通常應(yīng)具有杰出的物理－化學(xué)性質(zhì)、窄的熒光譜線、強(qiáng)而寬的吸收帶和高的熒光量子功率。
玻璃激光作業(yè)物質(zhì)簡(jiǎn)單制成均勻的大尺度資料，可用于高能量或高峰值功率激光器。但其熒光譜線較寬，熱功能較差，不適于高平均功率下作業(yè)。常見(jiàn)的釹玻璃有硅酸鹽、磷酸鹽和氟磷酸鹽玻璃。80年代前期，研制成功折射率溫度系數(shù)為負(fù)值的釹玻璃，可用于高重復(fù)頻率的中、小能量激光器。
晶體激光作業(yè)物質(zhì)通常具有杰出的熱功能和機(jī)械功能，窄的熒光譜線，但取得優(yōu)質(zhì)大尺度資料的晶體成長(zhǎng)技能雜亂。60年代以來(lái)已有 300種以上摻入各種稀土金屬或過(guò)渡金屬離子氧化物和氟化物晶體完成了激光振動(dòng)。常用的激光晶體有紅寶石(Cr:Al2O3,波長(zhǎng)6943埃)、摻釹釔鋁石榴石（Nd:Y3Al5O12，簡(jiǎn)稱Nd:YAG,波長(zhǎng)1.064微米）、氟化釔鋰(LiYF4,簡(jiǎn)稱YLF;Nd:YLF,波長(zhǎng)1.047或1.05微米;Ho:Er:Tm:YLF,波長(zhǎng)2.06微米)等。
1973年以來(lái)又有一類自激活激光晶體。它的激活離子是晶體的一個(gè)化學(xué)組分,因此激活離子濃度高,不致發(fā)生熒光猝滅。這種晶體的激光增益高，抽遠(yuǎn)閾值低。首要種類有五磷酸釹(NdP5O14)、四磷酸鋰釹(NdLiP4O12)和硼酸鋁釹（NdAl3(BO4)3）等。它們多用熔鹽法成長(zhǎng),晶體尺度小，可用于小型固體激光器。
已研制成的還有多種具有寬帶熒光特性的可調(diào)諧激光晶體,如終端聲子躍遷的金綠寶石（Cr:BeAl2O4,波長(zhǎng)0.701～0.815微米，室溫作業(yè)）、摻鎳氟化鎂（Ni:MgF2,波長(zhǎng)1.6～1.8微米，低溫作業(yè)）、5d→4f 躍遷的摻鈰氟化釔鋰（Ce:YLF,波長(zhǎng)0.306～0.315微米,用準(zhǔn)分子激光器鼓勵(lì)，室溫作業(yè)）和堿鹵化物的色心激光晶體（不摻雜或摻雜的氯化鉀、氟化鋰等，波長(zhǎng)0.8～3.9微米，大多在低溫下作業(yè)）。
鼓勵(lì)源
固體激光器以光為鼓勵(lì)源。常用的脈沖鼓勵(lì)源有充氙亮光燈；接連鼓勵(lì)源有氪弧燈、碘鎢燈、鉀銣燈等。在小型長(zhǎng)壽數(shù)激光器中，可用半導(dǎo)體發(fā)光二極管或太陽(yáng)光作鼓勵(lì)源。一些新的固體激光器也有選用激光鼓勵(lì)的。
固體激光器因?yàn)楣庠吹陌l(fā)射光譜中只要一有些為作業(yè)物質(zhì)所吸收，加上其他損耗，因此能量變換功率不高，通常在千分之幾到百分之幾之間。
特性
固體激光器可作大能量和高功率相干光源。紅寶石脈沖激光器的輸出能量可達(dá)千焦耳級(jí)。經(jīng)調(diào) Q和多級(jí)擴(kuò)大的釹玻璃激光體系的最高脈沖功率達(dá)10瓦。釔鋁石榴石接連激光器的輸出功率達(dá)百瓦級(jí)，多級(jí)串接可達(dá)千瓦。
固體激光器運(yùn)用Q開(kāi)關(guān)技能（見(jiàn)光調(diào)制）,能夠得到納秒至百納秒級(jí)的短脈沖，選用鎖模技能可得到皮秒至百皮秒量級(jí)的超短脈沖。
因?yàn)樽鳂I(yè)物質(zhì)的光學(xué)不均勻性等緣由，通常固體激光器的輸出為多模。若選用光學(xué)均勻性好的作業(yè)物質(zhì)和采納精心設(shè)計(jì)諧振腔等技能措施，可得到光束發(fā)散角挨近衍射極限的基橫模(TEM00)激光,還可取得單縱模激光。
使用和趨勢(shì)
固體激光器在軍事、加工、醫(yī)療和科學(xué)研討范疇有廣泛的用處。它常用于測(cè)距、盯梢、制導(dǎo)、打孔、切開(kāi)和焊接、半導(dǎo)體資料退火、電子器材微加工、大氣檢測(cè)、光譜研討、外科和眼科手術(shù)、等離子體確診、脈沖全息照相以及激光核聚變等方面。固體激光器還用作可調(diào)諧染料激光器的鼓勵(lì)源。
固體激光器的發(fā)展趨勢(shì)是資料和器材的多元化，包含尋求新波長(zhǎng)和作業(yè)波長(zhǎng)可調(diào)諧的新作業(yè)物質(zhì)，進(jìn)步激光器的變換功率，增大輸出功率，改進(jìn)光束質(zhì)量，緊縮脈沖寬度，進(jìn)步可靠性和延伸作業(yè)壽數(shù)等。 

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