用固體激光材料作為工作物質的激光器。工作介質是在作為基質材料的晶體或玻璃中均勻摻入少量激活離子。例如:在釔鋁石榴石(YAG)晶體中摻入三價釹離子的激光器可發射波長為1050納米的近紅外激光。
固體激光器具有體積小、使用方便、輸出功率大的特點。固體激光器一般連續功率在100瓦以上,脈沖峰值功率可高達109W。但由于工作介質的制備較復雜,所以價格較貴。
1960年,T.H.梅曼發明的紅寶石激光器就是固體激光器,也是世界上第一臺激光器。固體激光器一般由激光工作物質、激勵源、聚光腔、諧振腔反射鏡和電源等部分構成。
這類激光器所采用的固體工作物質,是把具有能產生受激發射作用的金屬離子摻入晶體而制成的。在固體中能產生受激發射作用的金屬離子主要有三類:⑴過渡金屬離子(如Cr3+);⑵大多數鑭系金屬離子(如Nd3+、Sm2+、Dy2+等);⑶錒系金屬離子(如U3+)。這些摻雜到固體基質中的金屬離子的主要特點是:具有比較寬的有效吸收光譜帶,比較高的熒光效率,比較長的熒光壽命和比較窄的熒光譜線,因而易于產生粒子數反轉和受激發射。用作晶體類基質的人工晶體主要有: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。用作玻璃類基質的主要是優質硅酸鹽光學玻璃,例如常用的鋇冕玻璃和鈣冕玻璃。與晶體基質相比,玻璃基質的主要特點是制備方便和易于獲得大尺寸優質材料。對于晶體和玻璃基質的主要要求是:易于摻入起激活作用的發光金屬離子;具有良好的光譜特性、光學透射率特性和高度的光學(折射率)均勻性;具有適于長期激光運轉的物理和化學特性(如熱學特性、抗劣化特性、化學穩定性等)。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。