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： 20世纪60年代第一台红宝石晶体激光器问世，激光诞生，70年代掺钕钇铝石榴石(Nd：YAG)[引，固体激光开始大力发展；80年代钛宝石晶体(Ti：A1203)，超短、超快和超强激光已成为可能，飞秒(fs)激光科学技术蓬勃发展、并渗透到各个基础研究和应用学科领域；90年代矾酸钇晶体(Nd：YV04）固体激光的发展进入新时期一全固态激光科学技术(SSDPL，Solid-state LDPumped Laser)；⋯⋯进入新世纪，上世纪60年代初出现的激光和激光科学技术，正以其强大的生命力推动着光电子技术和产业的发展，激光材料也在单晶、玻璃、光纤和陶瓷等四方面全方位迅猛展开，如微一纳米级晶界，完整性好、制作工艺简单的微晶激光陶瓷和结构紧凑、散热好、成本低的激光光纤，正在向占据激光晶体首席达40年之久的Nd：YAG发出强有力的挑战，激光材料也已从最初的几种基质材料发展到数十种，受到各国政府、科学界乃至企业界的高度重视．

      Nd：YAG的出现使得固体激光器真正开始大力发展，并实现商业化，因其增益高、热性能和机械性能良好而成为当前科研、工业、医学和军事应用中最重要的固体激光器．特别是在高功率连续和高平均功率固态激光器方面，20世纪90年代前，闪光灯泵浦的Nd：YAG激光晶体独占熬头，单根棒的输出功率可达kW量级．随着激光二极管(LD)的迅速发展，大功率激光器的泵浦方式也有重大发展．LD泵浦激光器的高效率、高质量、长寿命、高可靠性、小型化以及全固化等优越性是灯泵无法相比的． 1993年，LD泵浦的Nd：YAG板条已获得1．05kW的平均输出功率。

      通过基质晶体中阳离子置换形成的Nd：GGG激光晶体，与Nd：YAG比较具有如下优点：
      (1)Nd3+在GGG中的分凝系数为0．5，是YAG(0．18)的近三倍；

      (2)Nd：GGG的平界面生长较Nd：YAG的凸界面更容易获得大尺寸、高质量的单晶体．而且，由于Nd：GGG具有好的热机械性能、化学稳定性、高的热导率，是新一代战略武器级高功率固体热容激光器的优选工作物质．2003年，美国利弗莫尔国家实验室LD泵浦的Nd：GGG激光器的平均输出功率已经达到10kW，在2004年又突破30kW，预期到2007达到一个脉冲100kW，每秒200个脉冲．作为战略武器级的Nd：GGG热容激光器，其功率必须达到100kW以上．目前所生长的晶体尺寸还没有达到战略武器级的需要．按照美国利弗莫尔国家实验室Nd：GGG热容激光武器方案，晶体的直径至少在咖160mm以上．所以，大直径优质激光晶体是发展固体强激光的前提和基础．
       作为轻便型的激光器，必须实现LD泵浦下的全固化．但是，Nd：YAG和Nd：GGG在808nm的吸收峰线宽仅lnm，而典型LD输出线宽达3nm，且发射波长存在o．2一o．3nm／oC的温度系数．因此，采用LD泵浦Nd：YAG时，为了提高泵浦效率，使LD的输出波长正好对准Nd：YAG的吸收峰，需要使用额外的制冷装置控制LD的工作温度．为此，国际上掀起了探索适于LD泵浦的高效率、宽吸收带激光晶体的研究热潮． Yb3+与Nd3+相比具有如下优点：

      (1)能级结构简单，高浓度掺杂不产生荧光猝灭；

      (2)与晶场耦合作用强，具有宽得多的吸收峰线宽，LD泵浦下无需要温度控制系统；

      (3)前者的荧光寿命一般为后者的4倍，更有利于储能；

      (4)量子缺陷较低，无辐射弛豫引起的材料中的热负荷低，仅为掺Nd3+同种激光材料的三分之一．因此，LD泵浦的Yb：YAG固体激光器的输出功率很快就赶上了在固体激光器领域一直占垄断地位的Nd：YAG，从最初的23mW增加到千瓦量级。从上世纪90年代初，许多国际著名研究机构如美国的Lawrence Livermore National Laboratory(LLNL)、林肯实验室(MIT)、德国斯图加特大学和JENA大学、瑞士联邦工学院、英国南安普敦大学、法国LULl实验室、日本大阪大学和HOYA公司等都纷纷开展了Yb激光器件的研究，将其视为发展高功率激光的一个主要途径．国外，1991年，美国林肯实验室(MIT)首次在室温下采用InGaAs二极管泵浦Yb：YAG晶体获得23mW连续激光输出．2004年，Yb：YAG圆盘激光器的输出功率已经达到4kW．国内，上海光机所于1997年在国内首次获得了400mW的连续激光输出112,13J，并与法国LULI实验室联合正在发展LD泵浦Yb：YAG平均输出kw级、100J(ns)的LUCIA激光系统．2005年，清华大学采用2000W的LD泵浦Yb：YAG晶体获得了520W的连续激光输出．最近，又首次在国内获得了1000W的激光输出，基本达到国际同等水平．但是，Yb：YAG晶体是一种准三能级激光系统，室温下激光下能级(一612cm以)的热布居比例为4．2％．因此，Yb：YAG具有较高的泵浦阈值功率，且激光性能受温度的影响很大，必须通过冷却晶体获得高效率的激光运转．为此，寻找新的基质晶体或通过结构、组成设计获得低阈值、高效率的掺Yb激光介质是一个主要的研究方向．