固体激光器

固态激光器是基于固态增益介质的激光器，例如掺杂有稀土或过渡金属离子的晶体或玻璃。半导体激光器也是固态激光器，但它们并不总是指固态激光器。离子掺杂固态激光器（有时也称为掺杂绝缘体激光器）可以制成体激光器、光纤激光器或其他类型的波导激光器。

固态激光器可以产生几毫瓦和在高功率版本中几千瓦之间的输出功率。第一个固态激光器，实际上也是所有激光器中的第一个—是脉冲红宝石激光器。由 Maiman 在 1960 年发明，由于后来，其他固态增益介质因其卓越的性能而受到青睐。红宝石的一个主要问题是其明显的电平特性。

光泵浦

许多固态激光器是用闪光灯或弧光灯进行光泵浦的。这种泵浦源相对便宜并且可以提供非常高的功率。然而，它们会导致相当低的功率效率、适中的寿命和强烈的热效应，如增益介质中的热透镜效应。

激光二极管现在最常用于泵浦固态激光器。这种二极管泵浦固态激光器（DPSS 激光器，也称为全固态激光器）具有许多优点，特别是结构紧凑、使用寿命长，而且光束质量通常非常好。

储能

稀土或过渡金属掺杂的晶体或玻璃的激光跃迁通常是弱允许跃迁，即具有振荡强度非常低的的跃迁，这实现了较长的高能态寿命，从而导致良好的能量储存，具有微秒到毫秒的高能态生命周期。

虽然能量存储有利于纳秒脉冲的产生（见下文），但它也可能导致连续波激光器中出现不必要的尖峰现象，例如 当泵源打开时。

脉冲的产生

较长的高能态寿命使固体激光器非常适用于Q开关：激光晶体可以很容易地储存一定量的能量，当以纳秒光脉冲的形式释放时，会导致峰值功率高于可实现的平均功率几个数量级。因此，体激光器可以很容易地实现 毫焦耳脉冲能量和兆瓦级的峰值功率。

在锁模操作中，固体激光器可以产生以皮秒或飞秒为单位的超短脉冲（最小值：≈ 5 fs，使用钛：蓝宝石激光器实现）。一些被动锁模固态激光器有 Q 开关不稳定的趋势，但这些通常可以通过适当的措施加以抑制。

波长调谐

就其波长调谐的潜力而言，不同类型的固体激光器有很大的不同。大多数掺稀土的激光晶体，如Nd:YAG和Nd:YVO4，具有相当小的增益带宽，约为1nm或更小，因此只能在相当有限的范围内调谐。另一方面，稀土掺杂的玻璃，特别是过渡金属掺杂的晶体，如钛：蓝宝石、Cr:LiSAF和Cr:ZnSe（振子激光器），可以实现几十纳米甚至更多的调谐范围。

典型的固体激光器

• 小型二极管泵浦Nd:YAG（→YAG激光器）或Nd:YVO4激光器（→钒酸盐激光器）输出功率通常在几毫瓦（对于微型装置）和几瓦之间。Q开关版本产生的脉冲持续时间为几纳秒，脉冲能量为微焦耳，峰值功率为许多千瓦。腔内频率加倍可用于绿光输出。
• 单频操作，通常用单向环形激光器（如NPRO=非平面环形振荡器）或用微芯片激光器实现，可以在低千赫兹区域以非常小的线宽进行操作。
• 侧面泵浦或端面泵浦配置的大型激光器（见上文）具有棒形激光器、平板激光器或薄盘激光器的几何结构，适合输出功率高达几千瓦的激光器。特别是薄盘激光器仍然可以提供非常高的光束质量，以及高的功率效率。
• 调Q Nd:YAG 激光器仍广泛用于灯泵浦版本。脉冲泵浦允许高脉冲能量，而平均输出功率通常适中（例如几瓦）。这种灯泵浦激光器的成本低于具有类似输出功率的二极管泵浦激光器。
• 光纤激光器是一种特殊的固体激光器，具有高平均输出功率、高功率效率、高光束质量和宽波长可调谐性。另请参见关于光纤激光器与体外激光器以及高功率光纤激光器和放大器的文章。