Qu’est-ce qu’un saphir ?

Le saphir est un matériau très apprécié pour ses propriétés et souvent employé dans la création des composants optiques de haute qualité. Mais il peut servir également à d’autres usages. Découvrez l’utilité et l’application du saphir dans le domaine optique.

Le saphir est une pierre précieuse et désigne une variété gemme du corindon pouvant présenter de multiples couleurs, a l’exception de la couleur rouge (celui-ci est uniquement appelé rubis).

Composition du saphir

Les saphirs se composent de cristaux d’oxyde d’aluminium contenant des impuretés (oxydes) en traces, responsables des couleurs de la pierre :

• titane et fer pour la couleur bleue
• vanadium pour la couleur violette
• chrome pour la couleur rose
• fer pour le jaune et le vert

La couleur du saphir est plus particulièrement due à l’apparition de niveaux énergétiques du fait de la présence d’impuretés. Le saphir peut être traité thermiquement. Ainsi l’on fait chauffer les pierres trop claires, trop sombres ou avec beaucoup d’inclusions. Ce processus permet de rehausser les couleurs et la clarté en dissolvant les éléments présents.

Propriétés optiques du saphir

Les caractéristiques du saphir varient selon les différentes méthodes de production, dont les plus communes sont :

• ISM : polycristallin
• KY HEM
• EFG CZ : monocristallin

Le saphir présente une transmission élevée des UV (200 nm) aux IR (MID-IR). Le niveau de transmission peut être amélioré avec un traitement anti-réflectif. La structure du saphir n’est pas isotropique, l’orientation de la structure cristalline aura donc impact sur ses propriétés optiques.

Usage optique du saphir

Le saphir est un matériau très apprécié pour sa dureté, qui n’est dépassée uniquement par celle du diamant. Cela fait du saphir une matière virtuellement impossible à rayer, largement utilisée pour les hublots des montres et des applications de sécurité pour protéger les caméras ou capteurs des facteurs externes.

Dans le domaine optique le saphir peut être employé pour fabriquer les lentilles optiques, asphères ou prismes de haute qualité. Sa forte résistance aux produits chimiques et à la température est également un facteur très intéressant, notamment pour des applications extrêmes.

Du fait de sa bonne transmission dans l’UV, le saphir optique est souvent choisi comme une alternative à la silice fondue dans le cas où l’environnement est très hostile. Il peut également être utilisé comme substrat pour les composants électro-optiques, la production de plaques fines de saphir (wafers) ou de fenêtres en saphir avec métallisation.

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