20世纪60年代，材料科学家已经提出达到理论密度的、等轴的、高纯的陶瓷具有与单晶相同的光学性质，这在理论上证实了透明陶瓷作为激光工作物质的可能性。理想的陶瓷激光工作物质是高纯的、组分均匀的、立方等轴的单相材料，具有高的热导率，在激光工作波长范围内有高的透明性（低的光学损耗）。减少陶瓷中的气孔、第二相、晶界相和晶格缺陷等散射中心是制备激光陶瓷工作物质的关键。

陶瓷的透明性是指光线能够透过的能力。要使陶瓷透明，其前提是使光通过。入射到陶瓷的光，一部分表现为表面的反射和内部的吸收和散射，剩下的就成为透射光。 入射强度为I₀的光线，通过厚度为t的样品后，透过强度I可以用下式表示：

                                 I=I₀(1-R)² exp[-(α + S_p + S_b)t]            (1)                  

        

式中，R为反射率，α为样品的吸收系数，S_p为气孔和杂质相所引起的散射系数，S_b为晶界引起的散射系数。S_b可以进一步分为双折射引起的反射、晶界偏析相引起的散射以及晶界结晶不完整所引起的吸收。从式（1）可以看出：R，α，S_p，S_b小的材料具有良好的透光性。虽然光吸收和光散射都引起光的损耗，但光吸收过程涉及光能向其它形式能量的转变，如电子跃迁、分子振动等；而光散射过程中没有能量形式的转变，光的能量没有改变，但它改变了光的传播途径和方向。陶瓷的相组成、晶体结构、晶界、气孔率和表面光洁度等是影响其透明性的主要因素。

1. 晶界

        当光线从一个晶粒进入相邻晶粒时，由于陶瓷中晶粒的取向是随机的，若该晶体具有双折射现象，则将产生界面反射和折射，而且在不同取向晶粒的晶界上还将产生应力双折射。因此，透明陶瓷通常选用具有高对称性的立方晶系材料，如YAG，Y₂O₃，Sc₂O₃等。洁净的晶界，即晶界上没有杂质、非晶相和气孔存在，或晶界层非常薄，其光学性质与晶粒内部几乎没有区别，因此也不会成为光散射中心。

2. 微气孔

       气孔是影响陶瓷材料透过率最重要的因素，由气孔引起的光散射将远大于晶界区，甚至是非主晶相和非晶相( 玻璃相)等引起的散射损耗。气孔可以用气孔体积分数和它们的大小、形状和分布(包括粒径分布)来描述。对于透明陶瓷，常用光学显微镜对规定体积内的气孔数量和尺寸进行记录，定量测定气孔率。例如对于首例Nd:Y₂O₃陶瓷激光器，其气孔率仅为0.33×10^-6。透明陶瓷中的微气孔，可存在于晶界上和晶粒内部，主要为闭气孔。

3. 杂质和非主晶相

       杂质包括原料或工艺中由于污染而引入的杂质、有意掺入的杂质和作为添加剂的杂质离子。对于原料中或工艺中由污染引入的杂质，如果它们能够溶入基质，部分显色离子可能引起有害的吸收带。而对于那些不溶解或者溶解度极低的杂质，则将聚集在晶界上，形成不同于晶粒的晶界相，并引起较大的界面损耗。对于有意掺入的杂质，当掺入浓度低于溶解度上限时，稀土掺杂离子成为材料中的光吸收中心，添加剂则进入晶格成为材料的一部分，在构建陶瓷的微结构平衡中发挥重要作用；当掺杂浓度高于溶解度上限时，则将出现非主晶相，第二相与主晶相形成界面，且折射率不同于主晶相，从而构成了新的光散射中心。

4. 表面散射

当透明陶瓷进行光透过率精确测试或加工成光学元件时，必须对样品进行高精度光学加工。例如，首例Nd:YAG陶瓷激光器的出光面平整度λ/10(λ=632nm)，端面平行度为±10''，表面粗糙度R_a>0.2nm。因加工引起的表面起伏和划痕导致表面具有较大的粗糙度，即呈微小的凹凸状，光线入射到这种表面上会产生漫反射，严重降低陶瓷的透光率，而且这也可能对样品表面镀制的光学薄膜质量产生很大影响。

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