中科院上海光学精密机械研究所徐军研究员作了题为激光晶体的现状与发展趋势的报告。激光材料是激光技术发展的核心和基础，具有里程碑的意义和作用,一代材料、一代器件。进入21世纪，激光材料也在单晶、玻璃、光纤、陶瓷等四方面全方位迅猛展开。目前，美国、德国、英国和日本分别在晶体、玻璃、光纤和陶瓷激光方面，总体上领先于世界各国。我国的激光技术总体上仍然没有摆脱跟的状态，原创性的新概念、新材料基本没有。近年来，100余项国家重点基础研究发展规划--国家973计划和国家基金委重大项目，没有1项激光材料专项获得立项。我国在激光晶体方面未来5-10年亟待解决和发展的几大主要问题：1、大尺寸激光晶体的生长关键技术；2、具有宽带吸收的掺Nd高功率激光基质；3、具有低阈值的掺Yb高功率激光基质；4、DPL实用化中红外波段激光晶体；5、紫蓝绿－可见光实用化激光晶体；6、DPL超快激光增益介质；7、LD泵浦超快激光放大介质。激光晶体亟待解决的几个关键科学问题：1、激光晶体生长科学和技术的基础问题；2、晶体中离子的发光特性、能量传递及其与晶格相互作用的机理；3、高功率密度下（104-107W/cm2）激光晶体的热效应；4、激光损伤的微观机理：5、高功率密度下晶体的新物理效应（如ASE、饱和色心）及对激光性能的影响。当前，激光晶体的四大主流发展方向：1、面向先进制造技术、新概念激光武器等应用的（1μm波段）高功率、大能量激光晶体；2、面向人眼安全、遥感、光通讯、医疗等应用的红外激光晶体；3、面向显示、光刻等应用的紫蓝绿和可见光激光晶体；4、LD泵浦超快激光增益和放大晶体。总体上看，一些国际上刚开始起步的前沿新兴领域，如掺Yb单晶、陶瓷、光子晶体光纤DPL等方面，我国与国外的差距并不大。在相关项目的资助下，发挥我国在晶体生长工艺等方面的优势，联合起来，在若干前沿和关键领域取得突破。
中材人工晶体研究院沈德忠院士作了题为透明激光陶瓷Nd:YAG的研制简况的报告。Nd:YAG激光陶瓷是近几年的一个研究热点。这是因为掺钕YAG透明陶瓷的具有如下优点：掺杂浓度可以超过单晶数倍，且不发生浓度猝灭；用陶瓷制作工艺可以制备形状复杂的制品；成本低廉，制作YAG不需要昂贵的设备以及贵金属，并可以大规模生产；陶瓷制作工艺可以制备很大尺寸的制品；掺入激活离子后，其光谱性能和激光性能不亚于掺杂的单晶YAG。主要的缺点是激光阈值较单晶高；容易在晶界上产生散射损耗。实际上，上世纪六十年代，就有了透明陶瓷研究工作的报道。1979年美国G.E.Gazza等人还申请了一项用湿化学法制备Nd:YAG原料的专利。但那时制备出来的YAG陶瓷透过率较差，吸收较大（大于7cm-1）。直到1995年，日本的Ikesue和Kinoshita在俄罗斯人的帮助下，研制出了高透过率的Nd:YAG陶瓷，散射损耗降至0.009cm-1，并首次实现了Nd:YAG陶瓷的激光输出，斜效率达28%。日本人研究的Nd:YAG透明陶瓷也是从上世纪七十年代开始的，到成功地实现该陶瓷的激光输出，也用去了三十年的时间。人工晶体研究院是国内研究透明陶瓷最早的单位，始于1991年。1998年开始进行纯YAG及Nd:YAG透明陶瓷的研究。采用醇盐法和共沉淀法制备原料，热压烧结和热等静压等方法制备透明陶瓷。国内许多单位，如东北大学、山东大学、中科院硅酸所、光机所，中电集团11所等单位，也先后开展了YAG透明陶瓷的研究。国内在透明Nd:YAG陶瓷研制方面作了不少工作，但至今还没有激光输出性能方面的报导。这说明尚有一些关键的科学问题需要进一步深入研究，在研制设备方面，也需要适当的加强。希望通过这次讨论会，互相交流切磋，共同促进透明Nd:YAG激光陶瓷的研究快步前进。
中国电子科技集团公司第十一研究所梅遂生研究员作了题为激光材料是固体激光技术的基础和制高点的报告。他在报告中形象地比喻，如果把固体激光器看作一台戏的话，那么泵浦源好比男主角，工作介质（激光材料）好比女主角，其它部分就是配角以及布景、灯光、音响等等。这个比喻不很确切，但它可以形象地说明激光材料在固体激光器中的地位和作用。实际上固体激光器的发展史首先就是激光材料的发展史，45年的历史有力地表明了激光材料的发展对固体激光器发展的决定性作用，激光材料是固体激光器发展的战略制高点。激光材料与固体激光器之间是材料推动器件，器件牵引材料的互动关系。20世纪80年代中后期，基于量子阱材料的大功率半导体二极管问世，固体激光器的泵浦源从灯泡变成半导体，DPSSL问世，器件发生了更新换代，面貌为之一新。20世纪末、21世纪初，高能固体激光器问世并迅速发展，平均功率接连突破1kW、10kW，直逼100kW。目前，其最有竞争力的方案为：固体热容量激光器（SSHCL）、紧凑有源反射镜激光器（CAMIL）和光纤激光器（FL）。激光材料是固体激光技术的制高点，特别是高能激光材料，它主要用于高能激光器，具有极强的军用背景，而且是杀手锏武器的核心器件，显然不能指望进口，只能立足国内。我国激光材料研究已有45年历史，积累了丰富经验，拥有一支高水平科研生产队伍，完全能胜任此任务。关键在于加强领导，明确目标，给予足够的投资，运用好竞争机制和激励机制。在多年科研和咨询工作中，深感材料研发工作的重要和艰辛，又深感材料研发工作被重视得不够，主要表现在投资强度远远不够，材料研发工作者的报酬相对偏低。这次与会，既是来学习，又是来呼吁，殷切期望这次会议能对我国激光材料研发工作有所促进。
中科院福建物质结构研究所罗遵度研究员作了题为关于激光晶体材料发展的若干粗浅看法的报告。我国激光晶体材料已经有了可喜的发展，总体上却仍然摆脱不了跟的状态。以人眼安全的1.5μm、2.7-3.0μm激光材料为例论述了基础性研究和新现象、新效应、新概念研究的重要性。1.5μm和2.7-3.0μm两种波长激光一般选用三价铒离子Er3+作为激活离子加上适当的敏化离子（如Yb3+离子），利用Er3+离子的4I13/2 4I15/2和4I11/2 4I13/2跃迁实现激光发射。研制上述两个波段的激光材料除了考虑声子能量大小外，还需要考虑无辐射跃迁几率随能隙的变化规律（β值）。对无辐射跃迁几率随能隙变化趋势所作的定性分析可以说明：对微观过程和微观物理量的基础研究的确是新材料研究不可缺少的基础。纳米晶体材料研究中的一个值得重视的新领域--纳米晶格动力学。近年来国内外学者对稀土掺杂纳米晶体的电子结构、电声子作用和结构相变十分感兴趣，陆续发现了不少和稀料光谱学的包括能级结构、能量传递、电声子耦合和声子态密度等研究，从理论上阐明尺寸效应和表面修饰对稀土掺杂纳米晶体及其复合材料的电声子相互作用的影响，为进一步发展稀土纳米晶体材料奠定基础。从更长远的角度看，必须发现更多的新现象、新效应，因为纳米尺寸下晶格动力学特性的这种变化实际上将影响材料的更多性能。发展新材料从根本上说是要发现新现象、新效应。我国现在必须重视支持新现象、新效应、新概念的基础研究，才有可能在21世纪中叶以后在晶体和非晶激光材料上改变总体上跟的状态，适应当时中国科学技术和经济在世界上的地位。罗教授最后指出：几个世纪的科技发展史表明，任何一个国家要在技术和应用领域领先，首先要在基础科学上领先。如果在十一个五年计划期间还不改变以前那种目光短浅的状态，可能就来不及了。
中科院硅酸盐研究所冯锡淇研究员作了题为激光陶瓷中的缺陷问题的报告。透明材料中的散射损耗对材料的激光性能影响很大。材料中存在两种散射机制--瑞利散射和米氏散射。材料中存在的晶格缺陷、组分变化、内应力和激活离子的不均匀分布等会造成材料的光学不均匀性，从而影响受激辐射的输出特性。对Nd: YAG透明陶瓷和固相法生长的LuAG进行测试分析发现它们都存在瑞利散射和米氏散射，散射颗粒的尺度估计在几十到几百nm范围。这可能是陶瓷样品的微气孔、包裹物或含缺陷的晶界（组分偏析、杂质聚集等）引起的。现有透明陶瓷在1.06 m附近的透过率可达到80％，已接近理论值。但在短波区透过率迅速下降，表明其中存在严重的光散射损耗。由此我们可以得出结论：在现有的透明陶瓷样品中，光散射损耗是影响其光学性能的主要因素。与此同时由于陶瓷中的激光输出的线宽较大，所以要求材料的散射系数应低于10-2cm-1。目前透明陶瓷亟待解决的关键技术与科学问题有以下几个方面：1、粉体工程：单相或者陶瓷化合物的性能和掺杂离子引入的方式；2、光学陶瓷的组分均匀性优化和显微结构控制方法，这主要取决于工艺过程的控制和后处理技术；3、界面结构、杂质含量与偏析等与透明性关系；4、稀土离子掺杂的均匀性和有效性以及作用机制，包括：掺杂量与光学、光谱特性、激光性能之间的关系。
中科院上海光学精密机械研究所胡丽丽研究员作了题为激光玻璃的现状与发展的报告。掺钕磷酸盐激光玻璃具有发射截面大、荧光寿命长、声子能量适中不容易产生荧光淬灭、对稀土离子有很高的溶解度、以及具有较好的热光性质等特点，主要应用于高功率激光装置。此外，在大能量激光武器、激光测距、微片激光器上有少量应用，受到各国的高度重视。目前，国际上主要有美国、俄罗斯、日本、中国研制大尺寸、高性能磷酸盐激光钕玻璃。国内，中科院上海光机所自1960年代开始激光钕玻璃研制，迄今已有40余年的历史积累。相继开展硅酸盐钕玻璃、磷酸盐钕玻璃、磷酸盐镱玻璃、磷酸盐铒玻璃的研制，为神光装置提供了所有的激光钕玻璃工作物质。目前，上海光机所具备年生产300片大尺寸激光玻璃的能力，钕玻璃片的最大尺寸为800×400×40mm，钕玻璃棒的最大直径为90mm。国内激光玻璃急需解决的问题及其发展趋势为：1、新制备工艺-连续熔炼工艺的研制；2、新型激光玻璃：高受激发射截面、低非线性系数的钕玻璃，高功率激光玻璃，掺镱超快激光玻璃，红外玻璃等的研制；3、深化激光玻璃光谱性质的研究；4、激光玻璃等光学器件的损伤和破坏；5、超短脉冲激光与激光玻璃之间的相互作用机理的研究等。
烽火通信科技股份有限公司李进延博士作了题为国内掺稀土光纤的研究的报告。由于光纤激光体积小，重量轻，有良好的散热特性及优异的光束质量，在经济建设和军事发展方面掺稀土光纤将逐步替代其它现有的激光器而占主导地位。国内掺稀土光纤的研究重点集中在：掺铒光纤、双包层掺镱光纤和双包层铒镱共掺光纤。现在国内EDFA所用掺铒光纤基本上依赖于国外进口，但国内对掺铒光纤对研究已经积极展开。用于C波段EDFA的掺铒光纤的研究趋于成熟，与国外产品已处于同一水平。目前，国内外光纤激光器研究水平和发展趋势为：1、单根光纤输出功率从百瓦级向几千瓦发展；2、从连续光纤激光向脉冲光纤激光发展；3、从常规的光纤激光组束技术向相干组束技术发展；4、光纤激光的应用从低功率打标、雕刻（百瓦级）向高功率重金属切割、焊接发展（数千瓦）。影响双包层光纤激光器的因素主要包括：纤芯、内包层、光纤长度和泵浦光特性。国内双包层掺镱光纤与国外先进水平相比差距不大，单根光纤的激光输出功率受限于泵源，但需要进一步的研究以实现真正的商用。下一步研究方向主要包括：1、新型内包层形状的设计和工艺实现；2、研究纤芯玻璃成分、纤芯几何尺寸、纤芯数值孔径和激光输出特性之间的关系，使其达到最佳优化设计；3、对掺杂工艺进行研究，以获得更大的掺杂浓度；4、具有保偏特性的双包层掺镱光纤的研究。常规大模场面积光纤（LMAF）纤芯最小NA～0.06，限制了单模纤芯直径，在掺杂纤芯周围，采用光子晶体结构对其折射率进行调制，可以使NA降至0.03，甚至更小！因而微结构（光子晶体）掺稀土光纤引起了人们的极大兴趣并迅速发展起。总而言之，目前国内外掺稀土光纤的应用和市场正在进一步加大，国内掺稀土光纤的研究与国外先进水平的差距正在减小。
中科院上海光学精密机械研究所陈丹平研究员作了题为掺稀土高功率单模光子晶体光纤的研制的报告。光子晶体光纤（PCF）是最近发展起来的新型光纤，它表现出许多新颖而独特的性质，弥补了传统光纤的不足，对光通信和光子学技术的发展具有重要意义，已成为高功率激光器强有力的竞争者。在光纤通信领域，日本NTT公司研制出在1550nm处损耗仅为0.28db/km 的石英基有效折射率型光子晶体光纤，在高功率激光领域，采用双包层结构。英国bath大学研制出镱离子掺杂有效折射率型光子晶体光纤，工作波长为1040nm，输出功率高达1530瓦。在光学非线性方面，Ranka等将波长为800nm的100fs脉冲引入75cm长的PCF，产生了非常宽的白光，获得了超连续光谱。在保偏光子晶体光纤，英国bath大学研制出拍长为4mm的光纤，比普通熊猫型高出一个数量级。国内目前包括浙江大学、清华大学、天津大学、深圳大学、南开大学，燕山大学等在内有多所大学和中科院等研究机构以及烽火通信科技股份有限公司等在光子晶体光纤制造、理论、光子晶体光纤器件等方面开展了工作。中科院上海光机所通过设计与优化光子晶体光纤的结构和材料参数，设计和制备出了具有单模、大纤芯面积的光子晶体光纤。同时，改善光子晶体光纤的数值孔径，增加光子晶体光纤中稀土含量，消除浓度消光，增加对泵浦光的吸收，降低损耗，提高光子晶体光纤光转化效率，实现制备出高功率激光输出的掺稀土单模光子晶体光纤。同时进行了新型发光玻璃的研制，如掺Nd高硅氧（SiO2>90%）激光玻璃斜率效率62%，光-光转换效率42%；掺Er高硅氧发光玻璃半高宽为51nm，时间寿命为6ms量子效率为70%，掺杂浓度为3400ppm；还研究了掺Bi和Cr高硅氧红外发光玻璃。
南开大学物理学院光子学中心宋锋教授作了题为掺Er3+的1.54μm激光材料的报告。1.54μm激光因具有人眼安全、大气穿透率强、可用于光通讯和医疗而显得非常重要。目前，产生1.54μm激光主要有五种途径：拉曼频移1.06μm激光、光学参量振荡（OPO），即1.06μm激光泵浦KTP-Ⅱ、掺Er3+玻璃或晶体作为激光工作物质、激光二极管光纤激光器。由于Er3+能级结构的复杂性和准三能级运转，980nmLD泵浦产生的1.54μm激光性能受基质材料的影响非常大。经过数十年的发展，目前已获得实用化的掺Er3+激光基质材料为磷酸盐玻璃。与其他类型的玻璃相比，Er3+/Yb3+共掺的磷酸盐玻璃具有最高的能量传递效率和增益。但磷酸盐玻璃的热和机械性能较差。探索更加完美的新基质材料是一个重要的研究方向。光纤激光器的优势：损失阈值高，是体材料的10-100倍；具有更高的单程增益；热效应小，不需要冷却；光束质量高；效率高；结构简单。但掺Er3+光纤激光（EDFL）输出功率小于100mW。为了满足密集波分复用（DWDM）光纤通讯发展的需要，信号功率需要从现在的几mW增加到几百mW或1W，必须开发超短长度、高增益的EDFA，EDFL。通过共掺Yb3+代替高浓度掺Er3+是一种提高增益的有效办法，这主要是因为：1、Yb3+对980nm泵浦光具有更高的吸收截面，且不发生浓度猝灭效应；2、Yb3+和Er3+之间存在高效率的能量传递；3、Yb3+在许多基质材料中具有更高的溶解度。另一方面，通过掺入P，Al改进SiO2光纤基质可以提高增益，或探索新的光纤基质材料。中科院福建物质结构研究所王国富研究员作了题为可调谐激光晶体探索的报告。可调谐激光器是各种激光光谱技术研究的主要技术设备，也是光学、光电子学、医学、生物学等研究重要光源。在军事上可调谐激光器是光电子对抗的重要激光光源之一，如激光雷达、激光通讯、激光水下探测和通讯、激光遥感、激光致盲等。探索新LD泵浦，宽调谐的可调谐激光晶体成为激光晶体领域的主要方向之一。1963年贝尔实验室使用Ni2+：MgF2晶体实现了第一个固态可调谐激光运转。20世纪80年代是可调谐激光晶体研究最活跃的时期，主要诞生了Cr3+:BeAl2O4、Ti3+:Al2O3晶体、Cr:LiSAF、Cr:LiCAF、Cr4+:Mg2SiO4、Cr4+:YAG等，可调谐波长覆盖了从0.65nm到2.3 m的光谱区域。之后掺稀土离子Ce3+、 Sm2+、Yb3+的可调谐激光晶体也取得了进展。20世纪90年代以来，全固化激光器取代一般固体激光器的趋势越来越明显。当前，激光技术领域在朝着全固态激光技术发展，全固态激光是激光晶体、非线性光学晶体、大功率半导体激光（LD）和激光技术多年发展、实现技术集成的产物，其发展技术趋势是高功率、微型化、多波长、宽调谐、长寿命、高稳定性发展。可调谐激光晶体材料发展趋势是研究开发LD可直接泵浦、宽调谐范围的材料，它是当前激光晶体材料发展的难点之一。因此，建议应进一步加强对探索新激光晶体材料研究的支持力度。
