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

Fenêtres optiques en saphir personnalisées, haute pureté, transmittance ≥ 90 % (image mise en avant)

Description courte :

Les fenêtres optiques en saphir sont des composants optiques spécialisés, fabriqués à partir d'oxyde d'aluminium monocristallin (Al₂O₃), reconnu pour ses performances optiques exceptionnelles, sa résistance mécanique et sa stabilité chimique. Cristal d'oxyde le plus dur (dureté Mohs 9), le saphir offre une excellente transmittance (environ 83 à 85 % sans revêtement) sur l'ensemble du spectre, de l'ultraviolet (200 nm) à l'infrarouge moyen (5,5 µm), ce qui le rend idéal pour les applications exigeantes nécessitant à la fois une transparence et une durabilité élevées.

La fabrication comprend des procédés clés tels que la croissance orientée des cristaux, le découpage de précision, le polissage à l'échelle nanométrique et le revêtement spécial. Les techniques de croissance avancées (par exemple, les méthodes HEM ou KY) permettent d'obtenir des lingots de haute qualité présentant une faible densité de défauts (< 10⁴/cm²). La structure cristalline hexagonale unique confère des propriétés anisotropes, et des orientations optimisées (coupes selon l'axe C, l'axe A ou le plan R) permettent d'adapter les performances optiques à des applications spécifiques.

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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 clés

1. Adaptabilité aux environnements extrêmes
Les fenêtres optiques en saphir présentent des performances exceptionnelles avec un point de fusion de 2053 °C, conservant leur intégrité structurelle même en fonctionnement continu à 1000 °C. Cette stabilité thermique est due à un coefficient de dilatation thermique (CDT) extrêmement faible de 5,3 × 10⁻⁶/K le long de l'axe C, nettement inférieur à celui des verres optiques conventionnels. Chimiquement, les fenêtres optiques en saphir présentent une inertie remarquable, résistant à tous les acides forts (à l'exception de HF) et aux bases, ce qui les rend idéales pour les équipements de traitement chimique et les applications marines. Sur le plan mécanique, ces fenêtres affichent une résistance à la flexion supérieure à 1000 MPa (5 à 8 fois supérieure à celle du verre optique standard) et une excellente résistance aux chocs.

2. Avantages en matière de performances optiques
Les fenêtres optiques en saphir offrent une transmission supérieure à 80 % sur une large gamme spectrale (200-5500 nm pour une épaisseur de 2 mm). Grâce à une orientation cristalline optimisée (par exemple, l'axe C perpendiculaire au trajet optique), les effets de biréfringence sont minimisés. La qualité de surface répond aux exigences optiques les plus strictes, avec une planéité λ/10 à 633 nm et une rugosité de surface inférieure à 0,5 nm RMS.

3. Capacités de fabrication avancées
Nos fenêtres optiques en saphir permettent le traitement de grands formats (diamètre > 300 mm) et de géométries complexes, notamment asphériques et à gradins. Une technologie d'étanchéité périphérique spécifique garantit 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 d'endommagement induit par laser (LIDT) atteint 15 J/cm² (impulsions de 1064 nm et 10 ns).

Applications principales

1. Défense et aérospatiale
Les fenêtres optiques en saphir servent de dômes aux missiles, résistant aux chocs thermiques extrêmes (>1000 °C) lors des vols hypersoniques. Les versions de qualité spatiale garantissent une durée de vie orbitale supérieure à 15 ans pour les applications spatiales.

2. Équipements industriels
Dans la fabrication des 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 obtenir des images nettes dans des environnements de four 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 lumière synchrotron. Leur faible non-linéarité préserve la fidélité des impulsions femtosecondes dans les systèmes laser ultrarapides.

4. Appareils commerciaux
Les submersibles d'exploration sous-marine utilisent des hublots en saphir étanches jusqu'à 6 000 mètres de profondeur (résistance supérieure à 60 MPa). Les appareils photo des smartphones intègrent ces hublots comme protections, tirant parti de leur résistance aux rayures de niveau 9 sur l'échelle de Mohs pour une durabilité accrue.

Les fenêtres optiques en saphir continuent d'étendre leurs applications grâce aux progrès réalisés dans le traitement des grands formats, les géométries complexes et les caractéristiques de performance améliorées, consolidant ainsi leur position de composants essentiels 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 à partir de plans avec conversion de fichiers 2D/3D, complété par des services d'optimisation DFM (Design for Manufacturing) qui réduisent les risques et les coûts de production. Nous disposons de capacités de prototypage rapide parmi les meilleures du secteur, livrant des échantillons fonctionnels de 100 mm de diamètre sous 5 jours ouvrés afin d'accélérer les cycles de développement produit. Nos traitements fonctionnels avancés incluent des revêtements conducteurs de précision avec une résistance de surface ajustable de 10 à 1000 Ω/□ pour les applications de blindage EMI, ainsi que des films antibuée exclusifs qui préservent la clarté optique même en environnements à forte humidité.

Notre infrastructure de support technique comprend une équipe d'ingénieurs dédiée qui utilise les logiciels de simulation optique Zemax et CodeV pour modéliser les performances du système et prédire son comportement thermique et mécanique en conditions opérationnelles. Notre laboratoire de diagnostic des matériaux, équipé d'un microscope électronique à balayage (MEB) et d'un spectromètre à rayons X à dispersion d'énergie (EDS), réalise des analyses des causes profondes de défaillance afin d'améliorer la fiabilité. Nos services de validation environnementale incluent des tests de cyclage thermique extrême (de -196 °C à 800 °C) et une exposition au brouillard salin de 500 heures, conformément à la norme MIL-STD-810G, garantissant ainsi la durabilité des composants dans des conditions d'utilisation difficiles.

Les systèmes d'assurance qualité garantissent une traçabilité complète des matériaux, du lingot de cristal au produit fini, chaque composant étant accompagné d'une documentation de certification exhaustive. Les capacités métrologiques de pointe comprennent l'interférométrie à déphasage 4D pour la vérification de la précision de surface λ/50, l'interférométrie à lumière blanche permettant une résolution de rugosité de surface de 0,1 nm et l'analyse spectrophotométrique couvrant la gamme spectrale de 190 à 3300 nm pour la caractérisation de la transmission/réflectance.

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