固體激光器的工作物質

固體激光器的工作物質，由光學透明的晶體或玻璃作為基質材料，摻以激活離子或其他激活物質構成。這種工作物質一般應具有良好的物理－化學性質、窄的熒光譜線、強而寬的吸收帶和高的熒光量子效率。

玻璃激光工作物質容易制成均勻的大尺寸材料，可用于高能量或高峰值功率激光器。但其熒光譜線較寬，熱性能較差，不適于高平均功率下工作。常見的釹玻璃有硅酸鹽、磷酸鹽和氟磷酸鹽玻璃。80年代初期，研制成功折射率溫度系數為負值的釹玻璃，可用于高重復頻率的中、小能量激光器。

晶體激光工作物質一般具有良好的熱性能和機械性能，窄的熒光譜線，但獲得優質大尺寸材料的晶體生長技術復雜。60年代以來已有 300種以上摻入各種稀土金屬或過渡金屬離子氧化物和氟化物晶體實現了激光振蕩。常用的激光晶體有紅寶石（Cr:Al2O3，波長6943埃）、摻釹釔鋁石榴石（Nd:Y3Al5O12，簡稱Nd:YAG，波長1.064微米）、氟化釔鋰（LiYF4，簡稱YLF;Nd:YLF，波長1.047或1.053微米;Ho:Er:Tm:YLF，波長2.06微米）等。

1973年以來又有一類自激活激光晶體。它的激活離子是晶體的一個化學組分，因而激活離子濃度高，不致產生熒光猝滅。這種晶體的激光增益高，抽遠閾值低。主要品種有五磷酸釹（NdP5O14）、四磷酸鋰釹（NdLiP4O12）和硼酸鋁釹【NdAl3（BO4）3】等。它們多用熔鹽法生長，晶體尺寸小，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諧激光晶體，如終端聲子躍遷的金綠寶石（Cr:BeAl2O4，波長0.701～0.815微米，室溫工作）、摻鎳氟化鎂（Ni:MgF2，波長1.6～1.8微米，低溫工作）、5d→4f躍遷的摻鈰氟化釔鋰（Ce:YLF，波長0.306～0.315微米，用準分子激光器激勵，室溫工作）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0.8～3.9微米，大多在低溫下工作）。

固體激光器的特性

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千焦耳級。經調Q和多級放大的釹玻璃激光系統的最高脈沖功率達10瓦。釔鋁石榴石連續激光器的輸出功率達百瓦級，多級串接可達千瓦。

固體激光器運用Q開關技術（電光調制），可以得到納秒至百納秒級的短脈沖，采用鎖模技術可得到皮秒至百皮秒量級的超短脈沖。

由于工作物質的光學不均勻性等原因，一般固體激光器的輸出為多模。若選用光學均勻性好的工作物質和采取精心設計諧振腔等技術措施，可得到光束發散角接近衍射極限的基橫模（TEM00）激光，還可獲得單縱模激光。