定义
激光放大的介质。
在激光物理中，激光增益介质就是能放大光功率的介质（一般以光束的形式）。在激光中介质需要补偿掉谐振腔的损耗，也通常被称为激光活性介质。它也可以被应用到光纤放大器中。增益是指被放大的程度。
由于增益介质使被放大的光束的能量增加，介质本身也需要接收能量，也就是通过泵浦过程，一般是设计到电流（电泵浦）或者输入光波（光泵浦），并且泵浦的波长要小于信号光的波长。
激光增益介质的种类
有许多种的增益介质，常见的有以下几种：
1、一些直接带隙半导体，例如GaAs, AlGaAs, InGaAs，它们通常是由电流泵浦，以量子阱的形式（参阅半导体激光器）
2、激光晶体或者玻璃，例如Nd:YAG(掺钕钇铝石榴石，参阅钇铝石榴石激光器)，Yb:YAG(掺镱YAG)，Yb:玻璃，Er:YAG（掺铒YAG），或者钛蓝宝石，以固体片状形式（参阅体激光器）或者光学玻璃光纤（光纤激光器，光纤放大器）。这些晶体或者玻璃掺杂了一些激光活性离子（大多数情况下为三价稀土元素离子，有时为过渡金属离子），并且用光波泵浦。采用这些介质的激光器通常被称为掺杂绝缘体激光器。
3、陶瓷增益介质，通常也掺杂稀土元素离子。
4、在染料激光器中采用激光染料，通常是液体溶液。
5、气体激光器是采用一些气体或者气体混合物，通常采用放电器泵浦（如CO2激光器和受激准分子激光器）。
6、一些特殊的增益介质，如化学增益介质（将化学能转化成光能），核能泵浦介质，还有自由电子激光器中的波荡器（将快电子束中的能量转移到光束中）。
相比于大多数的晶体材料，离子掺杂的玻璃具有更大的放大带宽，允许大的波长调谐以及产生超短脉冲。缺点则是稍差的温度特性（限制得到的输出功率）和小的激光截面，导致大的泵浦功率阈值（对于无源锁模激光器）以及调Q不稳定性。可以参阅词条激光晶体与玻璃的对比来获得更多的信息。
晶体、陶瓷和玻璃的掺杂浓度通常需要小心的进行优化。在短波长处存在强泵浦吸收的情况下需要掺杂浓度比较高，但是这也会引起与淬灭过程相关的能量损耗，例如由于激光活性离子团簇引起的上转换过程和能量转移到缺陷。
重要的物理效应
大多数情况下，放大过程的物理基础为受激辐射，也就是入射的光子引发更多的光子辐射，这是激发的激光活性离子先跃迁一个稍低能量的激发态。四能级增益介质和三能级增益介质的过程是有差别的。
不经常发生的放大过程是受激拉曼散射，涉及到将一些高能量的泵浦光子变为低能级的光子和声子（与晶格振动相关）。 如果入射光功率很高，增益介质达到增益饱和后，增益会降低。也就是说，在有限的泵浦功率时，放大器不能将任意多的功率加到入射光束中。在激光放大器中，饱和情况下上能级离子数降低，由于受激辐射的原因。
增益介质中存在热效应，由于一部分泵浦光功率被转化成热量。产生的温度梯度和随之而来的机械应力会引起棱镜效应，使放大的光束发生畸变。这些效应会毁掉激光器的光束质量，降低效率，优势甚至摧毁增益介质（热破裂）。
激光增益介质的相关物理性质
在激光应用中，许多增益介质的物理性质都很重要。主要包括：
1、在需要波长区域的激光跃迁过程，最好峰值增益发生在此区域
2、在工作波长区域基底介质具有高度的透明度
3、好的泵浦光源，高效的泵浦吸收
4、合适的上能级寿命：在调Q开关应用时要足够长，需要对功率进行很快调制时需要足够短
5、高的量子效率，由低淬灭效应，激发态吸收和类似过程得到，或者从有利效应，如多光子跃迁或能量转移得到
6、理想的四能级行为，因为准三能级行为引入一些其它额外的限制
7、高强度和长寿命，化学稳定性
8、对于固态增益介质：基地介质需要具有好的光学质量，可以切割或者抛光的很高质量（合适的硬度），允许掺杂高浓度的激光活性离子而不会形成团簇，化学稳定性好，好的热传导性和低热光系数（高功率工作时弱的热棱镜效应），抗机械应力，光学各向同性通常需要，但有时双折射（减小热去极化效应）和与偏振相关的增益也会需要（参阅激光辐射的偏振）
9、高增益时的低泵浦功率阈值：辐射截面与上能级寿命的乘积比较大
10、对泵浦光源的光束质量要求低：高的泵浦吸收是需要的
11、波长调谐：需要大的增益带宽
12、超短脉冲产生：增益谱宽并且平坦；合适的色散和非线性
13、无需调Q稳定性的无源锁模激光器：足够大的激光截面
14、高能脉冲放大（正反馈放大器）：高的光学损伤阈值和不太高的饱和对增益的影响
注意在有些情况下需要一些相互冲突的要求。例如，非常低的量子缺陷是与四能级系统不符合的。大的增益带宽对应的激光截面与理想状况下相比较小，并且这样量子缺陷不会很小。固态增益介质中的无序性提高了增益带宽，但是同时也降低了热传导性。短的泵浦吸收长度是有利的，但是这会加剧热效应。
不同的情况下对增益介质的要求不同。因此，很多增益介质对于应用还是非常重要，在优化激光器的设计时选择合适的增益介质是非常必要的。
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