激光切割加工的工作物质是在基质材料的晶体或玻璃中均匀地掺入少量的激活离子（指能级结构具备光放大条件的离子）。真正发光的是激活离子，如红宝石三能级系统中的铬离子、钕玻璃四能级系统中的钕离子等，因此，又称为固体离子激光器。激活离子按元素周期表中所分有三类：过渡性金属元素—铬、锰、钴、镍、钒等；大多数稀土元素——钕、镝、钬、镨等；个别放射性元素如铀等。

        每种激活离子都具有与之相适应的一种或几种基质材料。晶体已有上百种玻璃几十种，但激光切割加工真正实用的基质材料不过是红宝石和钇铝石榴晶体以及硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、硼硅和氟化物玻璃等几种。固体材料的活性离子密度介于气体和半导体之间。

        固体材料的亚稳态寿命比较长，自发辐射的光能损失小，贮能能力强，故适于采用所谓的调Q技术产生高功率脉冲激光。另外，固体材料的芠光线较宽经“锁模”后可以获得超短脉冲的超强激光辐射。固体激光器中，红宝石是三能级系统，其余大都是四能级系统。
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