Le verre de chalcogénure pourrait être le matériau idéal pour vos applications optiques infrarouges. Il transmet la lumière dans le spectre infrarouge thermique et, contrairement à d’autres matières infrarouges, il est moulable.
Cet article résume les informations essentielles concernant ce matériau afin de vous aider à déterminer s’il répond à vos besoins.
Qu’est-ce que le verre de chalcogénure ?
Le verre chalcogénure ne désigne pas ne matière unique, mais un ensemble de matières composés d’éléments chimiques du groupe 16 du tableau périodique (chalcogénures) associés à d’autres éléments.
Les éléments chalcogénures, tels que le soufre (S), le sélénium (Se) ou le tellure (Te), sont généralement utilisés en alliage avec l’arsenic (As), le germanium (Ge), l’antimoine (Sb) ou le gallium (Ga), qui stabilisent le verre et permettent d’ajuster ses propriétés physiques.
Les différents types de verres sont généralement identifiés par des codes tels que IRG22, IRG26 (Schott) et IRG201, IRG202 (Hubei New Huaguang – NHG), où « IRG » signifie « verre infrarouge ». Il ne faut pas confondre ces codes avec la formule chimique des matériaux ; par exemple, IRG26 correspond à la formule chimique Se₆₀As₄₀.
Transmission des verres chalcogénures
La transmission des verres chalcogénures est large et s’étend du proche infrarouge à l’infrarouge lointain, en passant par l’infrarouge moyen. Selon leur composition chimique, ils peuvent transmettre des longueurs d’ondes jusqu’à 19 µm.
Certaines compositions permettent de garantir une transmission stable sur une large plage de températures, indépendamment de la température. De plus, les verres de chalcogénures présentent une faible dispersion et des indices de réfraction élevés.
En conclusion, même comparés à d’autres matériaux infrarouges reconnus comme le ZnSe, le germanium ou le BaF₂, les chalcogénures offrent une transmission avantageuse.
Quelles sont ses autres caractéristiques ?
Comparé à d’autres matériaux infrarouges, le verre de chalcogénure est un matériau tendre. De ce fait, il est inadapté aux applications exposées à des environnements difficiles ou à des chocs. De plus, sa faible capacité de polissage limite la qualité de surface atteignable. Il peut également complexifier le processus de fabrication, les marques d’usinage étant facilement visibles.
Moulage des composants infrarouges
Sa tendreté, bien qu’étant un inconvénient majeur par rapport à d’autres matériaux infrarouges, constitue aussi l’un de ses plus grands atouts : la possibilité de le mouler ou de le presser à la forme souhaitée.
Le moulage par injection peut s’avérer particulièrement intéressant pour la production de grandes quantités en un temps réduit. C’est notamment le cas pour la fabrication de lentilles asphériques, qui nécessitent autrement un tournage diamant monopoint. Cela peut également s’avérer pertinent pour les lentilles sphériques, qui doivent être polies individuellement.
Composants disponibles et applications
Les composants en chalcogénures constituent une solution relativement économique et permettent de réaliser de nombreux composants optiques. Bien que le moulage soit parfois privilégié, l’usinage par tournage diamant monopoint est également possible.
Les verres chalcogénures sont fréquemment utilisés pour les lasers infrarouges, qui requièrent une transmission élevée afin de minimiser l’absorption et les dommages thermiques. Dans ce contexte, on peut utiliser des fenêtres et des lentilles infrarouges en verre chalcogénure.
Les lentilles en verre de chalcogénures peuvent remplacer les composants en germanium dans les assemblages de lentilles et autres applications. Ceci est particulièrement intéressant, car l’exportation de germanium, bien que possible, peut être retardée par l’obligation d’obtenir une licence d’exportation (exportations depuis la Chine).
Verre chalcogénure : une solution pour les composants infrarouges thermiques
Le verre chalcogénure présente une excellente transmission dans la gamme 8-12 µm et un faible coefficient de dilatation thermique, ce qui confère au système optique une meilleure stabilité face aux variations de température.
Cette caractéristique le rend particulièrement intéressant pour de nombreuses applications industrielles, notamment la vision nocturne thermique dans l’industrie automobile.
Revêtements disponibles
Comme mentionné précédemment, le verre de chalcogénure est une matière relativement tendre. Il est possible d’y appliquer un revêtement de type diamant (DLC). Cependant, ce traitement est relativement cher et aura un impact significatif sur le prix du composant optique.
Outre le DLC, plusieurs autres revêtements antireflets sont disponibles pour le verre chalcogénure.
Le verre de chalcogénure revêtu Se60As40 (code matériau NHG IRG206), par exemple, offre une transmission supérieure à 98 % entre 8 et 12 µm. Il surpasse ainsi le ZnS et peut rivaliser avec le ZnSe en termes de plage de transmission.
Verre de chalcogénure comparé à d’autres matières IR
Un tableau comparatif des performances du verre chalcogénure par rapport à d’autres matériaux IR est présenté ci-dessous.
| + (par rapport au verre de chalcogénure) | – (par rapport au verre de chalcogénure) | |
| Germanium | – possible d’effectuer un traitement durcissant de surface DLC | – nécessite une licence d’export depuis la Chine – forte densité |
| ZnSe | – large spectre de transmission | – ne peux être moulé |
| Saphir | – plus dur, mieux résistant aux environnements hostiles – UV transmission | – faible transmission dans l’IR – dur à travailler |
| Silicium | – bas coût | – faible transmission dans l’IR, nécessite un traitement AR |
| Fluorure de Barium (BaF₂) | – Transmission des UV au lointain infrarouge | – onéreux |
Si vous êtes à la recherche de solutions potentielles en verre de chalcogénure pour vos systèmes optiques, ou si vous envisagez de remplacer les matériaux IR par du verre de chalcogénure, n’hésitez pas à demander notre support.
