Le mécanisme d'auto-extinction des niveaux d'énergie H4 et F4 du cristal Tm:YAG peut générer une excitation à deux photons dans la couche supérieure, ce qui pourrait en faire un moyen efficace pour atteindre une efficacité quantique élevée par les lasers. Le cristal Tm:YAG est largement utilisé dans les domaines de détection atmosphérique tels que le lidar en raison de sa longueur d'onde de fonctionnement de 2013 nm. La durée de vie de fluorescence de Tm dans le cristal Tm:YAG est 2 fois supérieure à celle du cristal Tm:YAP. La section transversale d'émission du cristal Tm:YAG est légèrement inférieure à celle du cristal Tm:YAP. La bande d'absorption maximale est de 785 nm, ce qui est plus adapté au pompage par diode semi-conducteur.