Лазер на іонах Nd.

Найбільш поширеним класичним лазером, випромінюючим в ближній інфрачервоній області спектру (1,06 мкм), є лазер на іттрій-алюмінієвом гранаті з неодімом. Робочими частинками в нім є іони неодіма Nd³⁺, і лазер працює за так званою чотирьохрівневою схемою.

Кристали іттрій-алюмінієвого граната Y₃Al₅O₁₂ : Nd³⁺ володіють винятковим набором властивостей, що робить їх вельми відповідним матеріалом для твердотілих лазерів. Вони прозорі в дуже широкій спектральній області (0,2-5 мкм), механічно міцні, володіють високою променевою стійкістю, а по теплопровідності поступаються трохи тільки корунду Al₂O₃, теплопровідність якого приблизно така ж, як у міді. Кристалічна структура іттрій-алюмінієвого граната (ІАГ) допускає введення значних концентрацій іонів Nd³⁺.

В даний час технологія вирощування монокристалів ІАГ добре розроблена. Лазер на ІАГ має низький поріг генерації. Таким чином, здавалося, що цей матеріал ідеально підходить для створення високоефективних лазерів. Проте з'ясувалося, що через так званого концентраційного гасіння люмінесценції він не може бути використаний для мініатюрних високоефективних лазерів.

Основною частиною лазера, як відомо, є активний елемент. У твердотільному лазері це кристалічний або скляний стрижень. Найбільш споживаними активними частинками впродовж 35 років є іони рідкоземельного елементу неодіма Nd³⁺ (Z = 60). Елекронная конфігурація цього іона така, що його енергетичний спектр, тобто сукупність енергій, якими може володіти цей іон, дозволяє здійснювати найбільш енергетично вигідну чотирьохрівневу схему роботи лазера.

Лазери, побудовані на кристалах з повним заміщенням іонів ітрію іонами неодіма, тобто на кристалах NdAl₃(BO₃) ₄, мають низькі пороги генерації і високий ККД. Проте із-за дуже складної технології отримання цих кристалів лазери з ними не набули поширення.

Мощность твердотельных лазеров относительно невелика и обычно не превышает 1–6 кВт. Длительность импульса в пределах 10^-2–10^-7 с.