陶瓷材料、摻雜過渡金屬的Ⅱ-Ⅵ族材料以及光泵浦半導(dǎo)體激光器，正在將固體激光器的工作范圍向新的波長和更高的功率擴展。 盡管固體激光器的泵浦源和諧振腔設(shè)計已隨著時間的推移不斷發(fā)展變化，但是其工作物質(zhì)的發(fā)展卻相對緩慢。固態(tài)物理學是一門復(fù)雜的學科，對于商業(yè)應(yīng)用來講，改進和優(yōu)化現(xiàn)有的激光材料（如玻璃、YAG和YLF），早已比研發(fā)新型激光材料具有更低的成本，而且也更容易實現(xiàn)。 然而，隨著近幾十年來基礎(chǔ)研究的發(fā)展，人們對激光材料有了更好的理解，上述情況正在發(fā)生改變。新型固體激光器正在跨越實用化的門檻，其中包括光泵浦而非電驅(qū)動的半導(dǎo)體激光器。目前，以三種新型材料為增益介質(zhì)的新一代固體激光器日益引起了人們的關(guān)注：陶瓷激光器、摻雜過渡金屬的Ⅱ-Ⅵ族晶體（如硒化鋅）激光器和光泵浦半導(dǎo)體激光器（OPSL)。 陶瓷激光器 陶瓷是多晶材料，由許多小的、方向隨機的小顆粒熔化而成。日常生活中常見的陶瓷是不透明或半透明的，這是因為它們內(nèi)部存在很多對光產(chǎn)生散射的瑕疵。但是如果能夠小心謹慎地將這些顆粒熔化在一起，并保持足夠清潔，消除大部分散射瑕疵，這樣制備出的陶瓷的透明度便足以滿足很多光學應(yīng)用的需求。 陶瓷激光材料的測試研究始于20世紀60年代，但此后陶瓷激光材料并沒有得到人們的足夠關(guān)注。直到1995年，日本名古屋World Lab的Akio Ikesue報道了一種Nd：YAG陶瓷激光器，其性能完全可以與單晶激光器的性能相媲美。這在業(yè)界掀起了陶瓷激光器研究的熱潮。[1] 陶瓷具有很多優(yōu)點，與采用傳統(tǒng)熔體凝固方法生長的單晶材料相比，陶瓷能夠制備成更大的尺寸。陶瓷材料中能夠摻雜更高濃度的激光離子，制備成光纖形式，并能夠制造單晶材料生長無法實現(xiàn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。研究人員希望當技術(shù)完全成熟后，陶瓷生產(chǎn)能夠比傳統(tǒng)晶體生長更便宜。此外，研究人員還希望通過一種稱為固態(tài)晶體生長的處理過程，將一些微晶陶瓷與種子晶體相接觸進行燒結(jié)，將它們轉(zhuǎn)變成單晶。 研究人員已經(jīng)對Nd：YAG陶瓷進行了大量研究工作。研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的單晶YAG相比，多晶YAG陶瓷具有更好的熱光和光機械性能。陶瓷Nd：YAG似乎有望輸出更高的功率。美國勞倫斯•利弗莫爾國家實驗室研制的固體熱容激光器，其采用Nd：YAG 陶瓷放大器，產(chǎn)生的平均功率達到了創(chuàng)紀錄的67kW（見圖1）。[2] 2008年9月，美國國家研究委員會發(fā)表的一份報告指出，陶瓷平板激光器是近期可用作對抗火箭、大炮和迫擊炮武器的固體激光器。[3] 圖1：勞倫斯•利弗莫爾國家實驗室研制的固體熱容激光器，采用陶瓷平板放大器，產(chǎn)生的平均功率達到67kW一些利用傳統(tǒng)單晶生長技術(shù)不能生長的材料，也可以制成陶瓷，特別是“三氧化二物”，如Lu2O3、Sc2O3和Y2O3。它們能夠摻雜稀土激光離子，并且熔點高于2400℃。Ikesue在2008年12月《Nature Photonics》上發(fā)表的綜述文章中介紹說，三氧化二物陶瓷所具有的高熱導(dǎo)率和寬帶寬，使其有望用在高功率和超短脈沖激光器中。[4]最近的研究表明，摻鐿Lu2O3陶瓷的光泵浦斜率效率已經(jīng)達到86％。[5] Ikesue認為，陶瓷激光器技術(shù)仍在發(fā)展，但它們已經(jīng)獲得了“傳統(tǒng)單晶技術(shù)無法實現(xiàn)的激旋光性能”。 摻雜過渡金屬的Ⅱ-Ⅵ族中紅外激光器 20世紀90年代中期，業(yè)界首次展式了摻雜過渡金屬（如鉻、鐵）的寬禁帶Ⅱ-Ⅵ硫族化合物中紅外激光器。[6]美國阿拉巴馬大學伯明翰分校的研究人員在最近發(fā)表的一篇綜述文章中指出，這些材料的光譜和激旋光性能“與鈦寶石在中紅外波段的性能非常類似”，這使它們對激光器的發(fā)展頗具吸引力。[7] 早期的工作集中在硒化鋅（ZnSe）上，這是由于硒化鋅研究比較成熟、成本低廉并且在寬波長范圍內(nèi)都具有透明性。該類材料中研究最多的是Cr2+：ZnSe，能夠采用二極管泵浦，輸出波長范圍1.9～3.1