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经过半个世纪的发展,固体激光器已在许多不同领域中得到了广泛的应用。在目前已存在的众多激光介质中,以YAG为代表的石榴石系列晶体仍占据主导地位。近年来,Yb掺杂的无序型石榴石晶体(包括Yb:CNGG和Yb:CLNGG)引起了人们的很大关注。由于晶体中相同晶格位置上可以允许多种类型的离子存在,从而产生多样的无序结构,这使得这类晶体存在强烈的非均匀加宽和能级分裂,从而具有很宽的吸收谱和发射谱。同时该类晶体还具有相对较高的热导率,相当于YAG晶体的三分之一左右。该类晶体在上世纪八十年代首次生长出来,但是由于缺乏合适的泵浦源,并且受到镀膜技术的限制,使得这类晶体只获得了较低功率的连续波激光输出,没有发挥出该晶体所具有的潜力。本工作以光纤耦合输出的高亮度半导体激光器作为泵浦源,对Yb:CNGG和Yb:CLNGG两种无序石榴石晶体的连续波和被动调Q激光特性开展了系统的实验研究。实验中利用一个简单的平凹谐振腔,在半导体激光器端面泵浦条件下,实现了室温下Yb:CNGG晶体的高效率连续波激光运转。所产生的最大输出功率为5.15W,对应的光-光转换效率为46%,而斜率效率达到80%。与以前所报道的该晶体的激光实验结果相比较,本工作所获得的激光输出功率和转换效率均有很大提高。利用相同的谐振腔和泵浦源,同样实现了Yb:CLNGG晶体的高效率连续激光振荡。实验中所产生的最大激光输出功率为5.0w,对应的光-光转换效率为65%,斜率效率高达83%。比较两种晶体的连续波激光输出特性参数发现,Yb:CLNGG晶体具有更高的光-光转换效率。原因可能在于,CLNGG晶体中由于Li+的引入降低了晶体中阳离子空位的浓度,一方面提高了晶体的光学质量,另一方面减少了阳离子空位在激光运转过程中带来的负面影响。以Cr4+:YAG为可饱和吸收体,在室温下实现了两种无序晶体Yb:CNGG和Yb:CLNGG的高效率被动调Q脉冲激光运转。长度为3.5mm的Yb:CNGG晶体产生的脉冲激光的平均输出功率为2.0w,对应的斜率效率为56%,脉冲宽度为9.5ns,脉冲能量为166.7μJ,峰值功率为17.5kW。在相同的实验条件下长度为3.14mm的Yb:CLNGG晶体产生的脉冲激光的平均输出功率为3.1W,斜率效率为65%,对应的脉冲宽度,脉冲能量和峰值功率分别为9.5ns,133.0μJ和14.0kW。通过比较,可以发现Yb:CNGG晶体在脉冲能量和峰值功率方面比Yb:CLNGG晶体要高,表明Yb:CNGG晶体具有更大的能量储存本领。