Filtre optique en verre HWB infrarouge à long passage personnalisé

Procédé de fabrication et flux opérationnel du verre optique HWB

La production du verre optique HWB est une séquence d'opérations hautement précise et contrôlée, conçue pour obtenir des propriétés optiques spécifiques telles que l'indice de réfraction, le nombre d'Abbe et une haute transmission. L'ensemble du processus peut être divisé en plusieurs étapes clés suivantes :

• Préparation des matières premières et dosage

• Processus : Des matières premières de pureté extrêmement élevée (par exemple, dioxyde de silicium, oxyde de bore, carbonate de baryum et divers autres oxydes et dopants) sont pesées avec précision selon la formule chimique propriétaire du verre HWB.
• Objectif : Garantir que le verre final possède exactement la composition chimique requise pour ses propriétés optiques et physiques ciblées. Ce mélange est appelé « charge ».

• Fours de fonte

• Procédé : Le mélange est introduit dans un four à haute température. Pour les verres optiques de haute qualité comme le HWB, le creuset ou la cuve est souvent revêtu de platine ou de matériaux inertes similaires afin d'éviter toute contamination provenant des parois du four.
• Conditions : La fusion s'effectue à des températures extrêmes, généralement comprises entre 1300 °°C et 1600 °°C, selon la composition.

• Affinage et homogénéisation

• Affinage (épuration) : Le verre en fusion est maintenu à haute température pour permettre aux bulles de gaz (« seeds ») de remonter à la surface et de s'échapper. Des agents chimiques d'affinage peuvent également être utilisés pour aider à dissoudre et éliminer ces bulles.
• Homogénéisation : Le bain de verre est vigoureusement agité à l'aide d'un agitateur en platine afin d'éliminer toute stries ou cordons (variations locales de composition). Cette étape est essentielle pour atteindre l'homogénéité optique élevée requise pour les lentilles de précision.

• Formation

• Procédé : Le bain homogène et sans bulles est ensuite mis en forme pour obtenir une forme utilisable. Les méthodes de mise en forme courantes incluent :
• Moulage : Verser le liquide fondu dans des moules préchauffés pour former des ébauches de lentilles, des prismes ou des blocs.
• Fonderie : Coulée en grands blocs qui sont ensuite découpés en morceaux plus petits.
• Laminage continu : Pour produire de grandes feuilles de verre.

• Recuit

• Procédé : Le verre formé est transféré vers un four spécial appelé four de recuit. Là, il est chauffé à une température précise inférieure à son point de fusion, puis refroidi très lentement selon un profil temps-température strictement contrôlé.
• Objectif : Relâcher les contraintes internes créées pendant la formation et le refroidissement. Les contraintes non relâchées peuvent provoquer une biréfringence et rendre le verre fragile, ce qui le rend inutilisable pour des applications optiques.

• Usinage à froid / Usinage de précision

• Ceci est généralement effectué par les fabricants de composants optiques qui achètent les ébauches de verre recuit. Le processus comprend :
• Découpe : Découper les grands blocs en morceaux plus petits et maniables.
• Rectification : Utilisation de meules imprégnées de diamant pour façonner le verre selon la courbure et les dimensions requises (génération).
• Lustrage et polissage : utilisation progressive d'abrasifs de plus en plus fins, puis d'une suspension de polissage (par exemple, de l'oxyde de cérium) sur un tampon de polissage afin d'obtenir une surface de qualité optique avec une planéité au niveau nanométrique et des dommages en sous-surface minimaux.

• Revêtement

• Procédé : après le polissage, des couches optiques (telles que des traitements antireflets) sont souvent appliquées sur les surfaces à l'aide de techniques comme la dépôt physique en phase vapeur (PVD) ou le pulvérisation cathodique (sputtering).
• Objectif : améliorer la transmission de la lumière et réduire les réflexions, ce qui optimise les performances globales de l'élément optique.

• Contrôle de la qualité et inspection

• Ceci fait partie intégrante de l'ensemble du processus. Les paramètres clés vérifiés incluent :
• Propriétés optiques : indice de réfraction (nd) et nombre d'Abbe ( ν d).
• Qualité interne : homogénéité, présence de bulles et d'inclusions.
• Contraintes : niveau de contrainte interne résiduelle, mesuré avec un pol

Avantages du verre HWB O ptical G classe

Les principaux avantages du verre optique HWB découlent de sa composition chimique soigneusement conçue, qui offre généralement un équilibre entre les propriétés suivantes :

• Transparence excellente et haute transmission

• Il présente une très haute transmission lumineuse sur une large gamme spectrale, du visible à l'infrarouge proche (ou des longueurs d'onde spécifiquement conçues), minimisant ainsi les pertes de lumière dans le système optique.

• Bonne stabilité environnementale

• Ce verre possède généralement une forte résistance aux facteurs environnementaux tels que l'humidité, les taches et les produits chimiques doux. Cela garantit une durabilité et une fiabilité à long terme des composants optiques sans dégradation notable des performances.

• Haute durabilité chimique

• Il montre souvent une forte résistance à la corrosion et aux intempéries, protégeant la surface du verre des attaques par l'eau, les acides ou les alcalis, ce qui contribue à préserver la qualité de surface et la clarté optique.

• Faible biréfringence

• Grâce à des procédés de fabrication précis et un recuit maîtrisé, le verre HWB peut atteindre des niveaux très faibles de contraintes internes, ce qui se traduit par une biréfringence minimale. Ceci est essentiel pour des applications de haute précision telles que la microscopie et la lithographie, où la lumière polarisée est utilisée.

• Bonnes propriétés mécaniques et facilité de mise en œuvre

• Il possède une dureté et une résistance suffisantes pour supporter les contraintes de la fabrication optique, notamment la découpe, le meulage et le polissage, ce qui permet de le façonner en lentilles et prismes complexes avec une grande précision.

Applications du HWB O ptical G classe

En raison de ses propriétés avantageuses, le verre optique HWB est largement utilisé dans divers domaines industriels et technologiques :

• Lentilles d'imagerie de précision
• Microscopie
• Objectifs photographiques
• Instruments et capteurs optiques
• Systèmes laser