文章通过坩埚下降法成功生长了直径2英寸的4.2%镱离子掺杂钙铌镓石榴石(Yb∶Ca₃(NbGa)₅O₁₂)晶体。晶体结构为立方晶系，晶胞参数为12.493 Å。晶体在近红外波长范围内透过率达到80%，吸收峰半峰全宽为47.15 nm，吸收截面为1.53 × 10^-20 cm^2。在980 nm激光激发下，晶体在1031 nm处显示出发射峰。

1. 研究背景

领域概述：激光技术在军事、通信、医疗等领域有重要作用。固体激光器因其高功率密度、结构紧凑和稳定性而受到关注。激光晶体作为增益介质，对激光技术发展至关重要。钙铌镓石榴石(CNGG)系列晶体因其良好的热学性能和宽的吸收发射范围，在激光领域有广泛应用。

研究意义：CNGG晶体结构的无序性使其兼具无序激光玻璃的非均匀加宽特性和传统激光晶体的热学性能，具有广泛的应用前景。研究这一新材料对于提高激光转换效率和拓宽激光应用范围具有重要意义。

2. 目的与假设

研究目标：通过坩埚下降法生长大尺寸、高质量的4.2% Yb∶CNGG晶体，探索其作为潜在激光晶体材料的性能。

3. 材料与方法

新材料设计：使用高纯度的Yb₂O₃、Ga₂O₃、Nb₂O₅、CaCO₃为原料，通过特定的反应式合成多晶料，然后采用坩埚下降法生长晶体。

实验设计：使用铂坩埚和氧化铝刚玉炉管进行晶体生长，通过控制坩埚下降速率和炉温来实现晶体生长。使用XRD、紫外可见光分光光度计、荧光光谱仪等对晶体进行性能表征。

4. 结果与分析

数据展示：晶体的摇摆曲线半峰全宽为43″，透过率达到80%，吸收峰半峰全宽为47.15 nm，吸收截面为1.53 × 10^-20 cm^2。在980 nm激光激发下，晶体在1031 nm处显示出发射峰。

结果解读：晶体具有良好的结晶质量和光学性能，表明坩埚下降法可以有效生长高质量的Yb∶CNGG晶体。

比较与对比：与Yb³⁺掺杂的YAG晶体相比，Yb³⁺掺杂的CNGG晶体具有更大的吸收截面和更宽的吸收峰。

创新点与贡献：成功生长了大尺寸的4.2% Yb∶CNGG晶体，并展示了其优异的光学性能，为激光晶体材料领域提供了新的选择。

局限性：尽管晶体表现出优异的性能，但其热导率低于YAG晶体，可能在某些应用上有所限制。

未来方向：将继续探索不同掺杂浓度的Yb∶CNGG晶体，优化生长工艺，以获得更高质量的大尺寸晶体。

核心发现：通过坩埚下降法生长的4.2% Yb∶CNGG晶体具有良好的结晶质量和光学性能，是一种潜在的激光晶体材料。

实际应用潜力：晶体的高透过率和大吸收截面使其在激光技术领域具有应用潜力，尤其是在需要高功率和高效率的激光器中。