Un laser Nd:YAG è un laser a stato solido che sfrutta come mezzo laser attivo un cristallo di ittrio e alluminio (YAG) drogato al neodimio (Nd:Y3Al5O12). Il neodimio, vicariante con l’ittrio, lo sostituisce parzialmente come catione trivalente nella struttura reticolare dello YAG. Il tenore di neodimio della miscela è di circa l’1%.[1] La dimostrazione del primo laser Nd:YAG fu realizzata, nel 1964, presso i Bell Laboratories (New Jersey, USA).

I laser Nd:YAG vengono pompati otticamente con una lampada stroboscopica o con diodi laser. Sono uno dei tipi di laser più comuni, e hanno una grande varietà di usi.
Questi laser emettono normalmente luce con lunghezza d’onda di 1064 nm, nell’infrarosso, ma presentano anche transizioni a 940, 1120, 1320 e 1440 nm. I laser Nd:YAG possono funzionare sia in onda continua che ad impulsi; in quest’ultima modalità vengono generalmente usati in commutazione Q, cioè con un commutatore ottico inserito nella cavità risonante che rimane chiuso finché il cristallo non ha raggiunto la massima inversione di popolazione, momento in cui aprendosi permette al laser di scaricare un singolo impulso di potenza molto alta. In questo modo si possono raggiungere potenze ottiche in uscita di 20 megawatt e durate di impulso di meno di 10 nanosecondi.Il Nd:YAG assorbe soprattutto nelle bande 730-760 nm e 790-820 nm.Perciò l’eccitazione migliore è fornita da lampade stroboscopiche al kripton, che emettono molta luce a queste frequenze, invece che dalle “normali” lampade allo xeno.
La quantità di neodimio drogante nel cristallo cambia a seconda dell’uso a cui è destinato: un laser in onda continua ha bisogno di un drogaggio molto più debole, mentre un laser progettato per funzionare ad impulsi necessita di molto più drogante per avere prestazioni accettabili. Le bacchette Nd:YAG per onda continua, debolmente drogate, sono riconoscibili visivamente per essere meno colorate, quasi bianche, mentre quelle ad alto drogaggio hanno un colore rosa-violetto.
Altri materiali per laser che vengono drogati con neodimio sono: YLF (fluoruro di ittrio e litio, 1047 e 1053 nm), YVO4 (ortovanadato di ittrio, 1064 nm) e vetro. Il particolare materiale ospite viene scelto in base alle caratteristiche meccaniche, ottiche e termiche desiderate: tutte queste varianti sono laser a stato solido. Speciali laser Nd:YAG prestabilizzati (PSL) sono stati estremamente utili per i fasci principali degli interferometri per onde gravitazionali LIGO, VIRGO, GEO600 e TAMA.