掺钕钆镓石榴石分子式为Nd_xGd_3-xGa₅O₁₂（x＜3），一般简写为Nd∶GGG钆镓石榴石分子式为Gd₃Ga₅O₁₂，一般简写为GGG。Nd∶GGG晶体由发光中心和基质晶体两部分组成。Nd离子取代GGG中的部分钆（Gd）离子，形成Nd∶GGG晶体，其中Nd为发光中心，GGG为基质晶体。基质GGG晶体属于立方晶系，密度为7.09克/厘米³，熔点1720℃，莫氏硬度7.5，晶格常数为1.2383纳米，GGG晶体具有优良的物理化学性质，是一种常用的激光基质材料。而Nd离子为激活离子，它发光来自4f电子在不同能级之间的跃迁，具有理想的四能级系统，可以使用半导体激光器（LD）泵浦，是固体激光器中常用的激活离子。Nd离子泵浦波长位于808纳米附近，可以输出不同波长激光，常用输出波长位于1.06微米和1.3微米附近，输出波长受基质影响不大。

Nd∶GGG晶体为一致熔融化合物，可采用焰熔法、浮区法、提拉法、布里奇曼法等熔体法进行生长，其中提拉法是常用的生长方法。制备高质量、大尺寸Nd∶GGG晶体主要困难在于高温下原料中氧化镓组分容易挥发，这会造成组分偏离以及晶体固液界面不稳定等问题，从而影响晶体的光学质量。

Nd∶GGG晶体具有力学性能好、热导率高、硬度大、物理化学性质稳定、相对容易实现大尺寸生长等优点。其强度和热导率远高于钕玻璃，可以实现晶体的快速冷却；有较高的激光效率，转化效率为钕玻璃的两倍。相对于掺钕钇铝石榴石晶体（Nd∶YAG），Nd∶GGG晶体具有熔点低，易实现大尺寸、平界面、无核心生长，分凝系数高（0.52），生长速度快（约5毫米/小时）等优点。此外，Nd离子掺杂浓度高，掺杂之后晶体热导率下降小。并且Nd离子取代Gd离子属于同态取代，Nd离子上能级没有显著的发光猝灭的优点，因此，Nd∶GGG晶体可作为高功率激光器优选材料。

Nd∶GGG晶体在固态热容激光方面具有良好的应用前景，美国利弗莫尔国家实验室曾将6英寸口径的Nd∶GGG晶体列为高能激光武器用的优选激光晶体。中国山东大学晶体材料国家重点实验室长期致力于大尺寸石榴石系列激光晶体的生长研究，克服了大口径Nd∶GGG晶体生长过程中的原料挥发、晶体螺旋、晶体开裂等困难，获得了口径达190毫米的高质量Nd∶GGG单晶，居世界领先地位。