Fenêtre optique : guide d’achat
Avant la découverte du verre et même jusqu’à la découverte de sa fabrication a grande échelle avec l’invention du verre flotté les fenêtres étaient quasiment inexistantes. Cela a beaucoup changé lors des trois derniers siècles et maintenant les fenêtres sont présentent tout autour de nous, de nos maisons à nos voitures et nos téléphones mobiles. Ci-dessous vous trouverez un guide complet des fenêtres utilisés dans la Photonique : les fenêtres optiques (aussi appelées hublots optiques).
Fenêtres optiques rondes
Qu’est-ce qu’une fenêtre optique ?
Une fenêtre optiques est un composant optique réalisé à partir d’une matière transparente dans un certain spectre optique. Leur utilisation principale est la protection d’équipements tout en ayant le moins possible d’impact sur les signaux optiques entrants et/ou sortants.
En résumé, elles sont utilisées pour empêcher les éléments externes comme l’eau, l’air ou des objets d’entrer en contact avec l’intérieur d’un équipement tout en garantissant les paramètres optiques de cet équipement.
Types de fenêtres optiques et applications
Les hublots optiques peuvent être de nombreux différent types : rond, rectangulaire, ovale ou de forme libre. Il est cependant important de noter que les fenêtres rondes sont plus faciles à fabriquer et donc plus susceptibles d’atteindre des qualités optiques supérieures du fait de leur symétrie rotationnelle.
Habituellement, les fenêtres sont prévues avec une largeur plus importante que leur épaisseur, de l’ordre d’un facteur 10, mais des fenêtres optiques épaisses peuvent êtres utilisées pour des applications à haute pression.
En dehors de leur forme, les fenêtres optiques peuvent être caractérisées par leur matière et leur spectre d’utilisation (UV, visible, IR).
Les fenêtres optiques peuvent également être utilisées comme un substrat, support pour un composant optique plus complexe. Avec un traitement optique on peut les utiliser en filtre ou en miroir et l’application d’une métallisation leur offres des caractéristiques de protection contre les ondes électromagnétiques ou comme support de clavier tactile.
Détails techniques
Quelle matière optique choisir ?
Toutes les matières optiques peuvent être utilisées pour la réalisation des hublots optiques, ci-dessous les plus communes :
- B270
- N-BK7(SCHOTT) / HK9L (CDGM)
- Borosilicate
- Matières IR (Ge, Si, ZnSe, BaF2, CaF2..)
- Saphir
- Zerodur
- Verre sodo-calcique / verre flotté
- PMMA / PC
En général le plus dur est une matière, plus le temps d’usinage et de polissage sera long et plus cher sera la fenêtre optique.
Quelles sont les caractéristiques typiques d’une fenêtre optique ?
Ci-dessous le tableau done des spécification typiques qui peuvent être atteinte lors de la réalisation de fenêtres optiques :
| SPéCIFICATION | valeur usuelle | valeur spécifique |
|---|---|---|
| dimension | Diamètre jusqu’à 500mm | D de 0,5mm à 1,5m |
| TRANSMISSION | spectre visible | UV à l’infrarouge lointain. |
| SCRATCH & DIG | 20-10 | 10 -5 |
| irrégularité de surface | λ/10 | λ/20; λ/100 peu être atteint avec IBF (Ion Beam Figuring) |
| rugosité de surface | 5 à 15 Å RMS | jusqu’à 1 Å RMS (superpolissage) |
| tolérances dimensionnelles | +/- 0,1mm | +/- 0,05mm |
| tolérance d’épaisseur | +/- 0,05mm | +/- 0,01mm |
| PARALLéLISMe | ≤ 10 arcsec | ≤ 1 arcsec |
| surface utile | 85-90% | 95% |
| tenue au flux | 5J/cm2 | 20J/cm2 |
| traitemetn de surface | AR | filtration spécifique, miroir, masques, traitements ITO |
Méthode de fabrication d’une fenêtre optique.
Les points clés dans la bonne réalisation d’une fenêtre optique et la matière et la qualité de polissage. Ci-dessous, le détail des différentes étapes classiques de leurs réalisations :
- Découpe du bloc de matière.
Equipement de découpe de verre
- Dépoli, dépoli fin puis polissage. Il y a deux principaux équipements pour le dépoli et le polissage :
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- Machine de polissage classique. Avec un support en métal ou en granite avec un élément de polissage qui se déplace sur la partie à polir.
- Polisseuse double face. Réalisée à partir de deux plaques tournantes de polissage installées au dessus et au dessous des pièces à polir. Les pièces sont elles tenue dans des supports en forme de roue crantée d’épaisseur légèrement inférieure à celle la fenêtre.
Ces deux équipements fonctionnent avec des patins et du liquide de polissage comprenant des particules abrasives dont on réduit la granulométrie pour améliorer la qualité du polissage. Le polissage est un procédé couteux en temps, il peut durer de quelques heures à une demi-journée par batch.
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Polisseuse classique
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- Le chanfreinage est utilisé pour casser les angles bruts, ceci permet de réduire les risques de blessure lors de leur manipulation mais également de réduire significativement l’apparence d’écailles sur les bords des hublots. ce process peut également être remplacé par un arrondi des bords des fenêtres.
- La trempe du verre permet de relâcher le stress interne créé lors de la fabrication et minimise le risque de casse de la fenêtre par choc soit mécanique soit thermique.
- Nettoyage des pièces au bain à ultrasons.
Nettoyage de pièces optiques au bain à ultrasons
- Si nécessaire, un traitement de surface optique est appliqué en fonction des spécifications.
Salle blanche avec battis de traitement de surface.
Où acheter des fenêtre optiques ?
Les fenêtres optiques peuvent être trouvées chez les distributeurs de fabricants d’optiques plates. En fonction de la complexité de votre demande et de vos spécifications, vous pouvez également contacter un fabricant d’optique de précision spécialiste. (UV, IR, VISIBLE, SAPHIR etc..).
Les informations à fournir pour avoir une offre rapide et précise sont :
- Matière
- Dessin technique ou dimensions (plus le ratio largeur/ épaisseur est élevé plus cher sera l’optique)
- Quantités. Pour le polissage d’optiques plates, les pièces sont habituellement fabriquées par 3 ou 5 (pour atteindre la stabilité de l’équipement), les quantités minium de commande sont donc 3, 5 ou leurs multiples.
- Spécifications optiques : aspect de surface, parallélisme et éventuellement front d’onde transmit.
- Détail du traitement de surface si applicable.
N’hésitez pas à contacter SINOPTIX pour tout conseil ou demande de prix.
