激光晶體（laser crystal）是一種能將外界提供的能量通過光學諧振腔轉(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的晶體材料，是晶體激光器的工作物質(zhì)。激光晶體是重要的光電信息功能材料之一，是光電子技術(shù)特別是激光技術(shù)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，其發(fā)展程度與激光技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。激光晶體技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用是衡量一個國家高科技發(fā)展水平的重要標志之一。隨著光電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的日益廣泛，對激光晶體材料也提出更高、更新的要求。晶體材料可以用來進行激光頻率轉(zhuǎn)換，擴展激光的波長；用來調(diào)制激光的強度、相位；實現(xiàn)激光信號的全息存儲、消除波前疇變的自泵浦相位共軛等等。所以，非線性光學晶體是高新技術(shù)和現(xiàn)代軍事技術(shù)中不可缺少的關(guān)鍵材料，各發(fā)達國家都將其放在優(yōu)先發(fā)展的位置，并作為一項重要戰(zhàn)略措施列入各自的高技術(shù)發(fā)展計劃中，給予高度重視和支持

激光晶體原理

激光晶體可將外界提供的能量通過光學諧振腔轉(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的晶體材料。是晶體激光器的工作物質(zhì)。激光晶體由發(fā)光中心和基質(zhì)晶體兩部分組成。大部分激光晶體的發(fā)光中心由激活離子構(gòu)成，激活離子部分取代基質(zhì)晶體中的陽離子形成摻雜型激光晶體。激活離子成為基質(zhì)晶體組分的一部分時，則構(gòu)成自激活激光晶體。

激光晶體所用的激活離子主要為過渡族金屬離子和三價稀土離子。過渡族金屬離子的光學電子是處于外層的3d電子，在晶體中這種光學電子易受到周圍晶場的直接作用，所以在不同結(jié)構(gòu)類型的晶體中，其光譜特性有很大差異。三價稀土離子的4f電子受到5s和5p外層電子的屏蔽作用，使晶場對其作用減弱，但晶場的微擾作用使本來禁戒的4f電子躍遷成為可能，產(chǎn)生窄帶的吸收和熒光譜線。所以三價稀土離子在不同晶體中的光譜不像過渡族金屬離子變化那么大。

激光晶體所用的基質(zhì)晶體主要有氧化物和氟化物。作為基質(zhì)晶體除要求其物理化學性能穩(wěn)定，易生長出光學均勻性好的大尺寸晶體，且價格便宜，但要考慮它與激活離子間的適應(yīng)性，如基質(zhì)陽離子與激活離子的半徑、電負性和價態(tài)應(yīng)盡可能接近。此外，還要考慮基質(zhì)晶場對激活離子光譜的影響。對于某些具有特殊功能的基質(zhì)晶體，摻入激活離子后能直接產(chǎn)生具有某種特性的激光，如在某些非線性晶體中，激活離子產(chǎn)生激光后通過基質(zhì)晶體能直接轉(zhuǎn)換成諧波輸出。

用作晶體類基質(zhì)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。對于晶體主要要求是：易于摻入起激活作用的發(fā)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(zhuǎn)的物理和化學特性（如熱學特性、抗劣化特性、化學穩(wěn)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。