1960年第一臺激光器的誕生，給古老的光學帶來了一場革命。由于激光具有高能量密度、高度方向性和相干性的特點，使之在許多領域有廣泛的應用，也帶動了許多新興學科。如在現(xiàn)代制造業(yè)中，激光加工就是目前最先進的加工技術之一，為各種新產品的開發(fā)提供了新途徑。而在激光應用技術領域中，最關鍵的、基礎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的激光產生裝置。

目前全固態(tài)激光器中，用的最基本的激光基質材料是激光晶體，它們可將外界提供的能量通過光學諧振腔轉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。經過幾十年的發(fā)展，激光基質晶體已從最初的數種增加到幾十種，其中應用最廣泛的有三種，分別是摻釹釔鋁石榴石（Nd:YAG）；摻釹礬酸釔（Nd:YVO4）和摻鈦藍寶石（Ti:Al2O3），它們也被統(tǒng)稱為“三大基礎激光晶體”。

Nd:YAG

摻釹釔鋁石榴石(Nd:YAG)激光晶體具有光學均勻性好、機械性能好、物化穩(wěn)定性高、熱導性好等優(yōu)點，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常被應用于近遠紅外固態(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、藍色高質量的連續(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，光電對抗設備系統(tǒng)，高性能激光儀器，激光治療儀、美容儀，激光打標機、打孔機等激光加工機械中。在需要高功率、高能量、Q開關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。

Nd:YVO4

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等高非線性系數的晶體配合使用，能夠達到較好的倍頻轉換效率，可以制成輸出近紅外、綠色、藍色到紫外線等類型的全固態(tài)激光器。

目前Nd:YVO4激光器已在機械、材料加工、波譜學、晶片檢驗、顯示器、醫(yī)學檢測、激光印刷、數據存儲等多個領域得到廣泛的應用。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。

Ti:Al2O3

20世紀70-80年代，超快激光主要是采用被動鎖模的染料激光器，可以產生亞ps級的短脈沖激光。80年代末期，發(fā)現(xiàn)了可調諧范圍為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。

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脈沖運轉下的波長寬帶（400nm）調諧。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域中的位置，成為了最主要的超短脈沖激光振蕩源。