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固体レーザーとは、利得媒体として固体（通常は結晶またはガラス）を使用するレーザーのことである。[ 1 ]半導体ベースのレーザー（レーザーダイオードなど）は一般的に除外され、別の種類のレーザーとして扱われる。
一般的に、固体レーザーの活性媒体は、ガラスまたは結晶の「ホスト」材料で構成され、これにネオジム、クロム、エルビウム[ 2 ]、ツリウム[ 3 ]、またはイッテルビウム[ 4 ]などの「ドーパント」が添加されます。一般的なドーパントの多くは希土類元素です。これは、これらのイオンの励起状態が結晶格子の熱振動（フォノン）と強く結合せず、比較的低いレーザー励起強度で動作閾値に達することができるためです。
レーザー発振が実現されている固体媒体は数百種類に及ぶが、広く使用されているものは比較的少ない。その中でもおそらく最も一般的なのは、ネオジム添加イットリウムアルミニウムガーネット（Nd:YAG）である。ネオジム添加ガラス（Nd:glass）やイッテルビウム添加ガラスまたはセラミックスは、多重ビーム慣性閉じ込め核融合において、非常に高い出力レベル（テラワット）と高エネルギー（メガジュール）で使用される。
レーザーに最初に使われた材料は合成ルビー結晶でした。ルビーレーザーは今でもいくつかの用途で使われていますが、出力効率が低いため、もはや一般的ではありません。室温では、ルビーレーザーは短い光パルスしか発しませんが、極低温では連続パルス列を発するようにすることができます。[ 5 ]
2番目の固体利得媒体は、ウランをドープした フッ化カルシウムでした。ピーター・ソロキンとミレク・スティーブンソンは、 1960年代にIBMのヨークタウンハイツ（米国）研究所でこの材料を使った実験を行い、マイマンのルビーレーザーの 直後に2.5μmでのレーザー発振を実現しました。
固体レーザーの中には、共振器内エタロン、プリズム、グレーティング、またはこれらの組み合わせを使用することで波長可変にできるものがある。 [ 6 ]チタン添加サファイアは、660～1080ナノメートルという広い波長可変範囲を持つため広く使用されている。アレキサンドライトレーザーは700～820 nmの波長可変が可能で、利得媒体のエネルギー蓄積時間が長く、損傷閾値が高いため、チタンサファイアレーザーよりも高エネルギーのパルスを生成する。
固体レーザー媒体は通常、フラッシュランプまたはアークランプ、あるいはレーザーダイオードを用いて光励起される。[ 1 ]ダイオード励起固体レーザーは効率がはるかに高く、高出力半導体レーザーのコスト低下に伴い、より一般的になっている。[ 7 ]
固体レーザーやファイバーレーザーのモード同期は、高エネルギーの超短パルスが得られるため、幅広い用途があります。[ 1 ]モードロッカーとして広く使用されている飽和吸収体には、SESAM [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]とSWCNTの2種類があります。グラフェンも使用されています。[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]これらの材料は、飽和吸収と呼ばれる非線形光学特性を利用して、レーザーに短パルスを生成させます。
固体レーザーは、研究、医療、軍事用途などで使用されています。受動Qスイッチ固体レーザーは、測距、3次元イメージング、光アブレーション、レーザー誘起ブレークダウン分光法に有用であることが証明されています。[ 14 ]