三大基礎(chǔ)激光晶體材料
1960年第一臺激光器的誕生，給古老的光學(xué)帶來了一場革命。由于激光具有高能量密度、高度方向性和相干性的特點(diǎn)，使之在許多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，也帶動了許多新興學(xué)科。如在現(xiàn)代制造業(yè)中，激光加工就是目前最先進(jìn)的加工技術(shù)之一，為各種新產(chǎn)品的開發(fā)提供了新途徑。而在激光應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域中，最關(guān)鍵的、基礎(chǔ)的核心器件莫過于全固態(tài)激光器，一種以固體激光材料作為增益介質(zhì)的激光產(chǎn)生裝置。
目前全固態(tài)激光器中，用的最基本的激光基質(zhì)材料是激光晶體，它們可將外界提供的能量通過光學(xué)諧振腔轉(zhuǎn)化為在空間和時間上相干的具有高度平行性和單色性激光。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，激光基質(zhì)晶體已從最初的數(shù)種增加到幾十種，其中應(yīng)用最廣泛的有三種，分別是摻釹釔鋁石榴石（Nd:YAG）；摻釹礬酸釔（Nd:YVO4）和摻鈦藍(lán)寶石（Ti:Al2O3），它們也被統(tǒng)稱為“三大基礎(chǔ)激光晶體”。
摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)激光晶體具有光學(xué)均勻性好、機(jī)械性能好、物化穩(wěn)定性高、熱導(dǎo)性好等優(yōu)點(diǎn)，是迄今為止最為重要，也是最成熟、最主流的激光晶體材料——可以說，就是Nd:YAG的出現(xiàn)使得固體激光器真正開始大力發(fā)展，并實現(xiàn)商業(yè)化。
由于基本性能優(yōu)異，Nd:YAG常被應(yīng)用于近遠(yuǎn)紅外固態(tài)激光及其倍頻、三倍頻中，還可以用于二極管泵浦全固態(tài)微小型激光器中，得到的紅、綠、藍(lán)色高質(zhì)量的連續(xù)激光輸出；Nd:YAG也大量用于軍事、科研、醫(yī)療及工業(yè)激光器中，如各種規(guī)格的測距儀，光電對抗設(shè)備系統(tǒng)，高性能激光儀器，激光治療儀、美容儀，激光打標(biāo)機(jī)、打孔機(jī)等激光加工機(jī)械中。在需要高功率、高能量、Q開關(guān)和鎖模超短脈沖激光等場合，Nd:YAG更是首選的激光工作物質(zhì)。
摻釹釩酸釔（Nd:YVO4）晶體是一種性能優(yōu)良的激光晶體，適于制造激光二極管泵浦特別是中低功率的激光器。與Nd:YAG相比Nd:YVO4對泵浦光有較高的吸收系數(shù)和更大的受激發(fā)射截面。激光二極管泵浦的Nd:YVO4晶體與LBO，BBO，KTP等高非線性系數(shù)的晶體配合使用，能夠達(dá)到較好的倍頻轉(zhuǎn)換效率，可以制成輸出近紅外、綠色、藍(lán)色到紫外線等類型的全固態(tài)激光器。
目前Nd:YVO4激光器已在機(jī)械、材料加工、波譜學(xué)、晶片檢驗、顯示器、醫(yī)學(xué)檢測、激光印刷、數(shù)據(jù)存儲等多個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。而且Nd:YVO4二極管泵浦固態(tài)激光器正在迅速取代傳統(tǒng)的水冷離子激光器和燈泵浦激光器的市場，尤其是在小型化和單縱模輸出方面。
20世紀(jì)70-80年代，超快激光主要是采用被動鎖模的染料激光器，可以產(chǎn)生亞ps級的短脈沖激光。80年代末期，發(fā)現(xiàn)了可調(diào)諧范圍為660~1100nm的鈦寶石（Ti:Al2O3），其帶寬非常有利于實現(xiàn)fs激光脈沖，而且具有受激發(fā)射截面大、激光損傷閾值高等優(yōu)點(diǎn)。
2001年，采用Kerr透鏡被動鎖模，獲得了平均功率為100mW，脈寬為5，V6fs的激光脈沖，并且首次實現(xiàn)了fs脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)下的波長寬帶（400nm）調(diào)諧。從此之后鈦寶石激光器基本上取代了染料激光器在超短脈沖激光領(lǐng)域中的位置，成為了最主要的超短脈沖激光振蕩源。
