Il meccanismo di autoestinzione dei livelli h4 e f4 dei cristalli tm:yag può generare eccitazione a due fotoni al livello superiore, rendendolo potenzialmente un modo efficiente per i laser per ottenere un'elevata efficienza quantistica. I cristalli Tm: yag sono ampiamente utilizzati nei campi di rilevamento atmosferico come i lidar a causa della loro lunghezza d'onda operativa di 2013 nm. La durata di fluorescenza di tm nel cristallo tm: yag è il doppio di quella del cristallo tm: yap, l'area di sezione trasversale di emissione del cristallo tm: yag è leggermente inferiore a quella del cristallo tm: yap e la banda di assorbimento di picco è di 785 nm, il che è più adatto per il pompaggio di diodi a semiconduttore.