Fenêtres optiques en saphir personnalisées, transmittance de haute pureté ≥ 90 %

Brève description :

Les fenêtres optiques en saphir sont des composants optiques spécialisés fabriqués à partir d'oxyde d'aluminium monocristallin (Al₂O₃), réputé pour ses performances optiques, sa résistance mécanique et sa stabilité chimique exceptionnelles. Cristal d'oxyde le plus dur (dureté Mohs 9), les fenêtres en saphir présentent une excellente transmittance (environ 83-85 % sans revêtement) dans les spectres ultraviolet (200 nm) et infrarouge moyen (5,5 μm), ce qui les rend idéales pour les applications exigeantes, exigeant à la fois une transparence et une durabilité élevées.

La fabrication implique des processus clés, notamment la croissance cristalline par orientation, le découpage de précision, le polissage nanométrique et le revêtement spécial. Des techniques de croissance avancées (par exemple, méthodes HEM ou KY) permettent d'obtenir des billes de haute qualité présentant une faible densité de défauts (< 10⁴/cm²). La structure cristalline hexagonale unique confère des propriétés anisotropes, avec des orientations optimisées (coupes selon l'axe C, l'axe A ou le plan R), adaptant les performances optiques à des applications spécifiques.

Envoyez-nous un e-mail

Caractéristiques

Paramètres techniques

Article	Fenêtre optique
Matériel	BK7, JGS1, silice fondue UV, saphir, etc.
Dimension	1 mm à 300 mm
Tolérance dimensionnelle	± 0,05 mm
Qualité de surface	20-10~60-40
Planéité de la surface	1/4~1/8
Ouverture claire	plus de 90%
Revêtement	200-4000 nm
Application	Laser, transmission de la lumière, affichage, etc.

Caractéristiques principales

1. Adaptabilité aux environnements extrêmes
Les fenêtres optiques en saphir affichent des performances exceptionnelles avec un point de fusion de 2053 °C, préservant ainsi leur intégrité structurelle dans des environnements de fonctionnement continus à 1000 °C. Cette stabilité thermique est assurée par un coefficient de dilatation thermique (CTE) ultra-faible de 5,3 × 10⁻⁶/K le long de l'axe C, nettement supérieur à celui des verres optiques conventionnels. Chimiquement, les fenêtres optiques en saphir présentent une inertie remarquable, résistant à tous les acides forts (sauf HF) et aux alcalis, ce qui les rend idéales pour les équipements de traitement chimique et les applications marines. Mécaniquement, ces fenêtres présentent une résistance à la flexion supérieure à 1000 MPa (5 à 8 fois supérieure à celle du verre optique standard) et une résistance exceptionnelle aux chocs.

2. Avantages en termes de performances optiques
Les fenêtres optiques en saphir offrent une transmission supérieure à 80 % sur une large gamme spectrale (200-5 500 nm pour 2 mm d'épaisseur). Grâce à une orientation cristalline optimisée (par exemple, axe C perpendiculaire au trajet optique), les effets de biréfringence sont efficacement minimisés. La qualité de surface répond aux exigences optiques les plus strictes avec une planéité de λ/10 à 633 nm et une rugosité de surface < 0,5 nm RMS.

3. Capacités de fabrication avancées
Nos fenêtres optiques en saphir prennent en charge le traitement grand format (> 300 mm de diamètre) et les géométries complexes, notamment les configurations asphériques et étagées. Une technologie d'étanchéité des bords spécialisée permet d'atteindre des taux de fuite inférieurs à 1 × 10⁻⁹ Pa·m³/s pour les applications sous vide. Grâce aux revêtements en carbone amorphe (DLC), le seuil de dommage induit par laser (LIDT) atteint 15 J/cm² (1 064 nm, impulsions de 10 ns).

Applications principales

1. Défense et aérospatiale
Les fenêtres optiques en saphir servent de dômes de missiles et résistent aux chocs thermiques extrêmes (> 1 000 °C) lors des vols hypersoniques. Les variantes de qualité spatiale garantissent une durée de vie orbitale de plus de 15 ans dans les applications spatiales.

2. Équipement industriel
Dans la fabrication de semi-conducteurs, les fenêtres optiques en saphir servent de hublots résistants au plasma dans les chambres de gravure et de dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Les endoscopes haute température utilisent ces fenêtres pour une imagerie nette dans des environnements de fours à 1 500 °C.

3. Instruments scientifiques
Les fenêtres optiques en saphir de haute pureté (impuretés < 5 ppm) minimisent l'absorption des rayons X dans les lignes de faisceau synchrotron. Leur faible non-linéarité préserve la fidélité des impulsions femtosecondes dans les systèmes laser ultrarapides.

4. Appareils commerciaux
Les submersibles en eaux profondes utilisent des hublots optiques en saphir conçus pour des profondeurs de 6 000 m (> 60 MPa). Les appareils photo des smartphones intègrent ces hublots comme protections, tirant parti de leur résistance aux rayures Mohs 9 pour une durabilité accrue.

Les fenêtres optiques en saphir continuent d'étendre leurs applications grâce aux avancées dans le traitement grand format, aux géométries complexes et aux caractéristiques de performance améliorées, consolidant leur position en tant que composants critiques dans les industries de haute technologie.

Services XKH

La plateforme de services complète de XKH intègre une expertise de pointe en fabrication et un support technique performant pour fournir des solutions complètes de fenêtres optiques en saphir. Notre division de fabrication sur mesure propose un traitement basé sur des plans avec des capacités complètes de conversion de fichiers 2D/3D, complétées par des services d'optimisation de la conception pour la fabrication (DFM) qui réduisent les risques et les coûts de production. Nous disposons de capacités de prototypage rapide de pointe, livrant des échantillons fonctionnels de Φ100 mm sous 5 jours ouvrés pour accélérer les cycles de développement produit. Les traitements fonctionnels avancés comprennent des revêtements conducteurs de précision avec une résistance de feuille réglable de 10 à 1 000 Ω/□ pour les applications de blindage EMI, ainsi que des films antibuée exclusifs qui préservent la clarté optique dans les environnements à forte humidité.

L'infrastructure de support technique comprend une équipe d'ingénieurs dédiée utilisant les logiciels de simulation optique Zemax et CodeV pour modéliser les performances du système et prédire le comportement thermique et mécanique en conditions opérationnelles. Notre laboratoire de diagnostic des matériaux, équipé de microscopie électronique à balayage (MEB) et de spectroscopie X à dispersion d'énergie (EDS), analyse les causes profondes des défaillances afin d'améliorer la fiabilité. Les services de validation environnementale incluent des tests de cyclage thermique extrême (-196 °C à 800 °C) et une exposition au brouillard salin de 500 heures conformément à la norme MIL-STD-810G, garantissant la durabilité des composants dans des conditions de fonctionnement difficiles.

Les systèmes d'assurance qualité assurent une traçabilité complète des matériaux, de la bille de cristal au produit fini, chaque composant étant accompagné d'une documentation de certification complète. Nos capacités métrologiques de pointe incluent l'interférométrie à décalage de phase 4D pour la vérification de la précision de surface λ/50, l'interférométrie en lumière blanche avec une résolution de rugosité de surface de 0,1 nm et l'analyse spectrophotométrique couvrant la plage spectrale de 190 à 3 300 nm pour la caractérisation de la transmission et de la réflectance.

Les services à valeur ajoutée répondent aux exigences spécifiques des applications, notamment les solutions d'intégration sous vide avec bords métallisés et brasage hermétique pour les systèmes à ultravide (UHV). Les services de contrôle des décharges électrostatiques (ESD) adaptent la résistance de surface entre 10⁶ et 10⁹Ω afin d'éviter l'accumulation de charges dans les instruments sensibles. Tous les composants sont conditionnés en salle blanche de classe 100, avec comptage de particules et cuisson sous vide en option pour répondre aux exigences de propreté des semi-conducteurs.