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，也是世界上第一臺激光器。固體激光器通常由激光作業(yè)物質(zhì)、鼓勵源、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；具有適于長時間激光作業(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技能雜亂。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完成了激光振動。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1.05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(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,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0.701～0.815微米，室溫作業(yè)）、摻鎳氟化鎂（Ni:MgF2,波長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0.306～0.315微米,用準(zhǔn)分子激光器鼓勵，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0.8～3.9微米，大多在低溫下作業(yè)）。
鼓勵源
固體激光器以光為鼓勵源。常用的脈沖鼓勵源有充氙亮光燈；接連鼓勵源有氪弧燈、碘鎢燈、鉀銣燈等。在小型長壽數(shù)激光器中，可用半導(dǎo)體發(fā)光二極管或太陽光作鼓勵源。一些新的固體激光器也有選用激光鼓勵的。
固體激光器因為光源的發(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。經(jīng)調(diào) Q和多級擴(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，多級串接可達(dá)千瓦。
固體激光器運用Q開關(guān)技能（見光調(diào)制）,能夠得到納秒至百納秒級的短脈沖，選用鎖模技能可得到皮秒至百皮秒量級的超短脈沖。
因為作業(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
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。它常用于測距、盯梢、制導(dǎo)、打孔、切開和焊接、半導(dǎo)體資料退火、電子器材微加工、大氣檢測、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源。
固體激光器的發(fā)展趨勢是資料和器材的多元化，包含尋求新波長和作業(yè)波長可調(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。 

本文鏈接：http://szhyjh.net/Read/126.html 轉(zhuǎn)載需授權(quán)！