微芯片激光器是无需对准的单片固态激光器，其中激光晶体（或玻璃）直接与激光谐振腔的端镜接触（见图 1）。此类激光器通常由激光二极管（→二极管泵浦激光器）直接或通过光纤泵浦。它们通常发射几百毫瓦的平均功率，尽管有时可以达到 1W 以上。
图 1：微芯片激光器，由两端面均涂有电介质镜涂层的激光晶体组成。
微芯片激光器常用的激光晶体类型是 Nd:YAG 和 Nd:YVO4，发射波长范围为 1 微米或 1.3 微米，有时约为 0.95 微米。最近，高掺杂陶瓷激光增益介质也越来越受到关注。掺铒晶体或玻璃作为增益介质，可在 1.5 微米范围内实现对眼睛安全的发射波长。通过非线性频率转换可获得更短的波长（见下文）。
在某些情况下，激光介质和端镜之间可能存在另一种光学装置，例如用作 Q 开关或腔内倍频的电光调制器的非线性晶体，或用于提高功率处理能力和增加有效模式面积的未掺杂透明板。
术语“微激光器”有时也用于具有非常紧凑的谐振器设置的激光器（即微型激光器），但并不总是用于微芯片激光器。
谐振腔模式
大多数微芯片激光器没有任何故意弯曲的谐振腔镜。谐振腔模式通常由激光晶体中的热透镜（包括晶体端面的可能凸起）决定，在某些情况下，增益引导也会产生重大影响。简单谐振腔的稳定区从零屈光度延伸到某个值（max），该值（max）由谐振腔长度决定。这也决定了基模的光束半径（min），由于谐振腔较短，该半径相对较小。通常通过在基模内泵送一定体积来获得稳定的衍射极限光束质量。
使用热透镜形成谐振腔模式会带来严重的限制。
偏振发射
对于 Nd:YAG 等各向同性增益介质或玻璃，两个偏振方向的增益基本相同。如果泵浦光束没有准确的圆形轮廓，激光输出可能会因热致双折射等弱效应而发生偏振。
单频激光器
如果不采取特殊措施，微芯片激光器通常呈现单频操作。这是因为谐振腔长度短导致自由光谱范围大。当激光晶体的温度发生变化时，发射频率可能会在很大范围内（几千兆赫兹宽）漂移，直到发生模式跳跃。
使用微芯片激光器产生短脉冲
由于微芯片激光器的激光谐振腔很短，往返时间很短，因此非常适合产生相当短的脉冲。简单的方法是增益切换，这已经足以获得亚纳秒脉冲。
Q 开关微芯片激光器还可以产生持续时间低于 1 ns 的异常短脉冲，在极端情况下甚至低于 100 ps。这尤其适用于使用 SESAM 进行被动 Q 切换（图 2），但也可以使用可饱和吸收晶体，例如 Cr:YAG 或某些 Cr 掺杂陶瓷，或者使用集成普克尔斯盒进行主动 Q 切换。
尤其是使用被动 Q 开关时，微芯片激光器通常允许 100 kHz 以上的极高脉冲重复率，有时甚至几兆赫。对于较低的重复率，通常几微焦耳的脉冲能量和几纳秒的脉冲持续时间允许几千瓦的峰值功率。参考文献中讨论了典型的权衡。
图 2：Q 开关微芯片激光器。激光晶体的左侧有一层介电涂层，用作输出耦合镜。
苏州长显