固态激光器

固体激光器是指使用固体材料作为工作物质的激光器，但是即使是相同的固体，半导体的状态也大不相同，因此与半导体激光器不同，使用绝缘性固体材料通常只称固体激光器。

大多数固态激光器，铁族，镧系元素，锕系元素广，如过渡元素的离子含有活性中心的少量晶体和玻璃是材料。典型的例子是红宝石激光器，包含Nd 3+离子的YAG激光器（Nd：YAG激光器）和玻璃激光器。

通常将光激发用作固态激光激发方法，并且经常将氙气闪光灯用于脉冲操作，并且将汞灯或含卤素的钨灯经常用于连续操作。近年来，半导体激光器被用作具有比灯更高的光转换效率的激发光源。

在闪光灯抽运的YAG激光器中，最 大的脉冲重复频率为几十赫兹是散热的极限，但是，由于半导体激光器具有高的波长纯度和许多有助于抽运的泵浦光波长分量，因此可以进一步提高重复率。

振荡波长在可见光和几μm的红外光之间，其中许多在低温下首次振荡，但常用的红宝石和钕激光器在室温下工作。

固体激光器的特征在于，活性中心的浓度比气体激光器的活性中心的浓度高得多，因此在相对较小的情况下可以获得较高的放大增益，并且振荡输出较大。

由于发射水平的寿命长达10 -5至10 -3秒，因此切换非常有效，这种方法缩小了时间宽度（〜10 -8秒），并且峰值输出非常大（10 获得6至10 8 W的脉冲振荡这一点是固态激光器的最重要特征。

通过进一步放大，获得具有10 9至10 12 W的大峰值输出的脉冲，该脉冲通常在需要大峰值输出的情况下使用，例如在激光聚变实验中。

西奥多·梅曼（Theodore Mayman）于1960年 5 月制造了世界上第 一个激光振荡，此时的激光是闪光灯泵浦的红宝石激光器。即使到现在，灯泵浦固态激光器也作为相对便宜的mJ级脉冲激光器在研究应用中使用。

半导体激光器激发固态激光器比灯激发具有更少的热量产生和更好的光束质量。然而，泵浦光学系统复杂，并且成本往往高于灯激发的成本。近年来，激光加工机的主流正在从固态激光器（YAG激光器）转变为光纤激光器。

但是，尽管连续波（CW）的平均输出已经超过了光纤激光器的平均输出，但在脉冲振荡方面它比光纤激光器具有许多优势。特别地，固态激光器对于峰值强度和脉冲能量仍然是有利的。

为了提高散热效率，还存在一种薄盘激光器，其中增益介质形成为薄盘形状并附接到散热器。

这是一种脉冲激光器，其脉冲时间宽度非常短，为fs（飞秒 = 10-15秒）到ps（皮秒 = 10-12秒）。由于脉冲宽度短，可以立即获得非常高的峰值强度光。

具体方法包括钛蓝宝石激光器和汽车透镜锁模固态激光器。另外，近年来，即使使用光纤激光器，也存在能够获得超短脉冲光的方法（例如非线性偏振旋转，非线性环形镜，半导体饱和吸收镜）。

由于增益介质是添加有稀土元素的光纤（玻璃），因此从广义上讲包含在固体激光器中。每单位体积的表面积大，易于增加平均产量。

另一方面，在脉冲振荡中，在光纤波导中发生非线性光学效应，并且由于布里渊散射而产生诸如脉冲形状改变，波长转换和返回光之类的问题。为了克服这个问题，正在研究诸如使用光子晶体的大模面积光纤之类的新技术。