可调谐激光晶体按调谐机理可分为3类。

①金属离子掺杂的激光晶体，用3d过渡金属离子和4f稀土金属离子的电子-声子相互作用产生的电子跃迁光谱的声子边带，产生激光的调谐作用，其工作波长范围在可见和红外区域。过渡金属离子主要为Cr^3＋、Cr^4＋、Ti^3＋、Co^2＋、Ni^2＋、V^2＋等，稀土金属离子为Sm^2＋、Tm^2＋、Eu^2＋、Ce^3＋。基质晶体主要为氧化物和氟化物。这类可调谐激光晶体有金绿宝石（Cr^3＋∶BeAl₂O₄）、钛宝石（Ti^3＋∶Al₂O₃）、橄榄石（Cr^4＋∶MgSi₂O₄）、Co^2＋∶MgF₂、LiCAF（Cr^3＋∶LiCaAlF₆）和LiSAF（Cr^3＋∶LiSrAlF₆）等。掺Ti^3＋、Cr^3＋和Cr^4＋金属离子的各种晶体的调谐波长范围如图所示。

可调谐激光晶体的调谐波长范围

②色心激光晶体，用色心（束缚于晶格缺位上的电子和空穴）的宽的光谱带来实现调谐。色心主要有F^2＋、FA等，基质为氟化物晶体，如LiF、CaF₂、KCl等。主要的工作波长在近红外区域（0.7～2.0微米）。

③半导体激光材料，利用温度和激励电流调节半导体的发光能隙宽度、可制成可调谐半导体激光器。主要工作波长在红外区域（3～30微米）。半导体材料以Ⅳ-Ⅵ族化合物为主，如HgCdTe，CdSeTe，CdEuSe等。

红外固体可调谐激光器用Ⅳ-Ⅵ族半导体材料。这类材料需工作于低温下（液氦至液氮温度），以提高工作温度为主要发展方向。

近红外（0.7～2微米）调谐固体激光器用色心晶体，用激光光泵，可以获连续和脉冲的可调谐激光。但色心在室温下一般是不稳定的，大都在低温（液氮温度）下工作。提高工作温度和获得室温稳定的色心晶体是主要要解决的问题。

金属离子掺杂的声子边带调谐激光晶体的产生是固体调谐激光晶体的一大发展。金绿宝石虽然调谐范围不宽（700～820纳米），但发光寿命长，可用闪光灯光泵，输出能量高（达100焦），缺点是原料氧化铍是剧毒物质。新发展起来的钛宝石，调谐范围宽（660～1200纳米），发射截面大，阈值功率低并且容易锁模而获得超短脉冲激光（从皮秒到飞秒）。采用倍频和混频技术可以获得短波长范围（210～470纳米）调谐，因此可逐步代替激光染料，形成全固化宽调谐的激光系统。

Cr^4＋∶Mg₂SiO₄和Co^2＋∶MgF₂使调谐范围分别扩充至红外区域1100～1350和1500～2500纳米，可逐步代替色心激光晶体。