Saphir optique : guide d’achat

Le saphir optique est également appelé saphir synthétique est utilisé principalement pour ses caractéristiques mécaniques, thermiques et optiques en opposition avec le saphir pierre précieuse qui est utilisé pour ses propriétés cosmétiques.

L’utilisation du saphir en optique n’est pas nouveau mais a tendance à se démocratiser du fait de la forte réduction du coût de fabrication du cristal de saphir synthétique. De plus en plus de fabricants d’optique de précision l’incluent dans leurs catalogues.

Propriétés optiques du saphir

Il y a différentes méthodes de production de cristaux de saphir, les plus communes sont : ISM (polycristallin), KY HEM et EFG CZ (Monocristallin) , leurs caractéristiques peuvent varier d’une méthode à l’autre mais afin d’avoir une meilleur compréhension de la matière, ci-dessous vous trouverez les caractéristiques générales du saphir optique:

Tableau récapitulatif des propriétés du saphir :

Spécification	valeurs
formule chimique	Al2O3
Aspect	incolore et transparent
Point de fusion	2030°C (3686 °F)
Température d’utilisation maximum	1900°C
Conductivité thermique	41,9 (W/m°K)
Expansion thermique 20-1000°C	Parallèle à l’axe C: 9,03×10-6 °C Perpendiculaire à l’axe C: 8,31×10-6 °C 60° à l’axe C: 8,4×10-6 °C
Dureté	1370 (Knoop) – Mohs 9
Contrainte de traction	400 MPa (8500 PSI)
Effort de flexion	1900 MPa (13500 PSI)
Densité	3,95 – 4,03
Nombre de Poisson	0,25-0,30
Transmission optique	200 à 5500 nm
Index de réfraction	1,7122
Résistance chimique	Inerte aux acides et bases, insoluble dans l’eau

Courbe de transmission du saphir

Comme on peut le voir ci-dessous, le saphir a une transmission élevée des UV (200nm) aux IR (MID-IR). La transmission peut être améliorée avec un traitement anti-réflectif

La structure du cristal de saphir n’est pas isotropique, l’orientation de la structure cristalline aura un impact sur ses propriétés optiques.

Usage optique du saphir

Le saphir est très apprécié pour sa dureté (Mohs 9 – Knoop 1370) qui n’est dépassée uniquement que par celle du diamant (Mohs 10 – Knoop up to 10000). Cela fait du saphir une matière virtuellement inrayable et donc largement utilisée pour les hublots de montres et beaucoup d’applications de sécurité pour protéger les caméras ou capteurs des agressions externes. Le saphir se retrouve également utilisé sur de nombreux téléphones portables bien que de plus en plus remplacé par d’autres types de verres spécifiques comme le Gorilla Glass de Corning.

Le saphir peut également être utilisé pour fabriquer des lentilles, asphères, prismes ou wafers, sa forte résistance aux produits chimiques et à la température est intéressante pour des applications extrêmes.

En outre, beaucoup de missiles utilisent également des dômes en saphir pour protéger leurs têtes optiques contre l’environnement agressif dans lesquels ils sont utilisés tout en gardant une bonne transparence optique.

Du fait de sa bonne transmission dans l’UV, le saphir optiques est également souvent utilisé comme une alternative à la silice fondue quand l’environnement est très hostile.

Finalement, le saphir est aussi utilisé comme un substrat pour les composants électro-optiques, la production de plaques fines de saphir (waffers) et de fenêtres en saphir avec métallisation se développe à vitesse grand V.

Combien coûte un composant optique en saphir ?

Le coût de la production du saphir optique a été réduit de manière significative ces 10 dernières années du fait de la multiplication de laboratoire de fabrication de cristaux synthétiques dans le monde. Néanmoins, comme le saphir est très dur, son usinage demande des outillages spéciaux et des durées de fabrication long ce qui rend les composants optiques en saphir plus cher que la plupart de autres composants optiques.

Par estimation grossière, une incrémentation de la qualité optique aura un impact exponentiel sur le le prix, il est donc important de ne pas surspécifier ses besoins pour les optiques en saphir.

N’hésitez pas à contacter SINOPTIX pour tout conseil ou demande de prix sur vos projets.