激光切割加工的工作物質(zhì)是在基質(zhì)材料的晶體或玻璃中均勻地摻入少量的激活離子（指能級結(jié)構(gòu)具備光放大條件的離子）。真正發(fā)光的是激活離子，如紅寶石三能級系統(tǒng)中的鉻離子、釹玻璃四能級系統(tǒng)中的釹離子等，因此，又稱為固體離子激光器。激活離子按元素周期表中所分有三類：過渡性金屬元素—鉻、錳、鈷、鎳、釩等；大多數(shù)稀土元素——釹、鏑、鈥、鐠等；個別放射性元素如鈾等。
每種激活離子都具有與之相適應(yīng)的一種或幾種基質(zhì)材料。晶體已有上百種玻璃幾十種，但激光切割加工真正實用的基質(zhì)材料不過是紅寶石和釔鋁石榴晶體以及硅酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、硼硅和氟化物玻璃等幾種。固體材料的活性離子密度介于氣體和半導(dǎo)體之間。
固體材料的亞穩(wěn)態(tài)壽命比較長，自發(fā)輻射的光能損失小，貯能能力強，故適于采用所謂的調(diào)Q技術(shù)產(chǎn)生高功率脈沖激光。另外，固體材料的芠光線較寬經(jīng)“鎖?！焙罂梢垣@得超短脈沖的超強激光輻射。固體激光器中，紅寶石是三能級系統(tǒng)，其余大都是四能級系統(tǒng)。
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