Préparation et propriétés des monocristaux de WO4Ca destinés à des masers optiques

Abstract
The general properties of calcium tungstate allow a selection of possible methods of single crystal preparation. Among the Verneuil, Bridgman-Stockbarger, flux, hydrothermal process, Czochralski's method appears to give the best results. The pulling of calcium tungstate single crystals doped with neodymium is carried out in a rhodium crucible at a rate of 1 to 2 cm per hour near 1 650 °C. Temperature control and regulation is obtained from an iridium/iridiumrhodium thermocouple. The neodymium concentrations in the crystal go from 0.1 to 0.5 atom for 100 Ca atoms. The divalent calcium substitution by trivalent neodymium needs a charge compensation which can be obtained in different ways ; the addition of univalent sodium ion gives the best single crystals. The threshold levels of the corresponding Laser elements are below 5 joules.

Résumé
Les propriétés générales du tungstate de calcium permettent de définir les méthodes possibles de préparation des monocristaux. Comparée à celles de Verneuil et de Bridgman-Stockbarger, au procédé des flux, à la voie hydrothermale, c'est la méthode de Czochralski qui semble donner les meilleurs résultats. Le tirage des monocristaux de tungstate de calcium dopés au néodyme s'effectue dans un creuset de rhodium à une température voisine de 1 650 °C avec une vitesse de croissance comprise entre 1 et 2 cm/heure. Le contrôle et la régulation de température sont obtenus à l'aide d'un thermocouple iridium-iridium-rhodié. La concentration de néodyme dans le cristal peut aller de 0,1 à 0,5 atome % de Nd par rapport au Ca. La substitution d'ions Ca divalents par des ions Nd trivalents rend nécessaire la compensation des charges. Celle-ci peut se faire de différentes manières ; l'addition d'ions Na monovalents permet d'obtenir des cristaux ayant les meilleures qualités. Les éléments de Laser taillés dans ces derniers ont des seuils inférieurs à 5 joules.