Le revêtement optique désigne le processus de dépôt d'une ou plusieurs couches minces — métalliques ou diélectriques — sur la surface des composants optiques. L'objectif du revêtement des surfaces des composants optiques est d'obtenir des effets optiques spécifiques, tels que la réduction ou l'amplification de la réflexion lumineuse, la séparation de faisceau, la séparation des couleurs, le filtrage et la polarisation. Les techniques de revêtement couramment utilisées comprennent le revêtement sous vide (un type de revêtement physique) et le revêtement chimique. En recourant à des méthodes physiques ou chimiques, une couche diélectrique transparente ou une couche métallique est déposée sur la surface d'un matériau, dans le but de modifier les caractéristiques de réflexion et de transmission de ce matériau.

Les principaux dispositifs à couches minces optiques comprennent notamment les revêtements réfléchissants, les revêtements antireflets, les films polarisants, les filtres d'interférence et les séparateurs de faisceau. Ces dispositifs ont trouvé de nombreuses applications dans l'économie nationale et la construction de la défense nationale, et attirent une attention croissante de la part des chercheurs en sciences et technologies. Par exemple, l'utilisation de revêtements antireflets peut réduire jusqu'à dix fois la perte de lumière dans les lentilles optiques complexes ; les miroirs à haute réflectivité peuvent multiplier par plusieurs la puissance de sortie des lasers ; et les couches minces optiques peuvent améliorer à la fois l'efficacité et la stabilité des cellules photovoltaïques au silicium.

I. Structure

Le modèle le plus simple d'un film mince optique est un milieu uniforme et isotrope à surface lisse. Dans ce cas, les propriétés optiques du film mince peuvent être étudiées à l'aide de la théorie de l'interférence lumineuse. Lorsqu'une onde plane monochromatique incidente frappe un film mince optique, plusieurs réflexions et réfractions se produisent aux deux surfaces de ce film. Les directions de la lumière réfléchie et réfractée sont déterminées par les lois de la réflexion et de la réfraction, tandis que les amplitudes des rayons réfléchi et réfracté sont données par les formules de Fresnel (voir Réfraction et réflexion de la lumière aux interfaces).

II. Caractéristiques

Les films minces optiques se caractérisent par leurs surfaces lisses, leurs interfaces géométriquement définies entre les couches du film, et leurs indices de réfraction qui peuvent subir des variations brusques à ces interfaces tout en restant continus au sein de chaque couche individuelle. Ces films peuvent être soit des milieux transparents, soit des revêtements optiques.

Les milieux absorbants peuvent être soit normalement homogènes, soit normalement hétérogènes. Dans les applications pratiques, les films minces sont bien plus complexes que ceux idéalisés. En effet, lors de leur fabrication, les propriétés optiques et physiques des films minces s'écartent de celles du matériau massif ; leurs surfaces et interfaces sont rugueuses, ce qui entraîne une diffusion diffuse des faisceaux lumineux. De plus, la pénétration mutuelle entre les couches du film donne lieu à des interfaces de diffusion. En raison de facteurs tels que la croissance du film, ses caractéristiques structurelles et les contraintes auxquelles il est soumis, les films minces présentent une anisotropie, et leurs couches exhibent des effets complexes dépendant du temps.

Premièrement, précisons un point : le saphir ne peut pas être correctement qualifié de verre. Le verre désigne une substance transparente et fondue à base de dioxyde de silicium qui se solidifie lorsqu'elle refroidit. Afin de répondre à diverses exigences, différents éléments sont ajoutés à l'intérieur, mais le composant principal reste le dioxyde de silicium. En revanche, le saphir est un matériau cristallin — une structure monocristalline composée d'oxyde d'aluminium. Étant donné que le saphir devient transparent après polissage, certaines personnes le désignent également comme verre de saphir.

Le verre de saphir — contrairement à notre compréhension initiale — n'est pas un saphir naturel. Il s'agit plutôt d'un matériau synthétique fabriqué en laboratoire, dont la composition chimique et les propriétés physiques sont identiques à celles du saphir naturel. Par conséquent, son prix a considérablement baissé et ne justifie plus les coûts exorbitants autrefois associés aux objets de collection rares. Aujourd'hui, le verre de saphir est de plus en plus utilisé dans une vaste gamme d'applications. Il présente d'excellentes propriétés thermiques, d'excellentes caractéristiques électriques et diélectriques, ainsi qu'une résistance exceptionnelle à la corrosion chimique. De plus, il supporte des températures élevées, conduit efficacement la chaleur, possède une dureté élevée, est transparent à la lumière infrarouge et affiche une stabilité chimique remarquable. Pour toutes ces raisons, le verre de saphir est fréquemment employé comme substitut d'autres matériaux optiques dans la fabrication de composants optiques et de fenêtres optiques transparentes au rayonnement infrarouge. On l'utilise largement dans les équipements militaires opérant dans les domaines infrarouge et infrarouge lointain — par exemple, dans les viseurs infrarouges et infrarouge lointain pour la vision nocturne, les caméras de vision nocturne et autres instruments, ainsi que dans l'instrumentation destinée aux satellites et aux technologies spatiales. En outre, il sert également de matériau de fenêtre pour les lasers haute puissance, divers prismes optiques, fenêtres optiques, fenêtres et lentilles UV et IR, ainsi que pour les orifices d'observation dans les expériences à basse température. Il est également largement utilisé dans l'instrumentation destinée aux applications marines, aérospatiales et aéronautiques. Par ailleurs, ce matériau est couramment présent sur les écrans des téléphones portables familiers et sur les cadrans des montres que nous portons.

Le verre de quartz est un verre technique industriel spécial obtenu par fusion de divers matériaux naturels purs à base de quartz (tels que le cristal et le sable de quartz). Il est composé exclusivement de dioxyde de silicium. Ce type de verre possède une dureté pouvant atteindre jusqu'à sept sur l'échelle de Mohs, et présente d'excellentes propriétés, notamment une résistance aux hautes températures, un faible coefficient de dilatation thermique, une résistance aux chocs thermiques, une stabilité chimique et une isolation électrique. De plus, il peut transmettre aussi bien la lumière ultraviolette que l'infrarouge. À l'exception de l'acide fluorhydrique et de l'acide phosphorique chaud, il offre une bonne résistance à la plupart des acides courants. Selon son degré de transparence, le verre de quartz se divise en deux grandes catégories : transparent et opaque. En fonction de sa pureté, il se subdivise en trois grades : haute pureté, standard et dopé. Il est fabriqué à partir de matières premières telles que le cristal, la silice et les silicates, par fusion à haute température ou par dépôt chimique en phase vapeur. Les méthodes de fusion incluent la fusion électrique et le raffinage au gaz. Le verre de quartz présente un coefficient de dilatation thermique linéaire extrêmement faible – environ un dixième à un vingtième seulement de celui du verre ordinaire – ce qui lui confère une résistance exceptionnelle aux chocs thermiques. Il bénéficie d'une résistance thermique remarquable ; ses températures d'utilisation typiques varient entre 1100°C et 1200°C, et il peut supporter des expositions de courte durée allant jusqu'à 1400°C.

Le verre de quartz est principalement utilisé dans l'équipement de laboratoire et dans les dispositifs de raffinage destinés à des produits spéciaux de haute pureté. Grâce à sa haute transmittance spectrale et à sa résistance aux dommages causés par le rayonnement — alors que d'autres verres foncent lorsqu'ils sont exposés au rayonnement — le verre de quartz constitue également un matériau idéal pour les engins spatiaux, les fenêtres des souffleries et les systèmes optiques des spectrophotomètres.

Le verre K9 est un type de verre fabriqué à partir du matériau K9, utilisé dans des domaines tels que le revêtement optique. Le matériau K9 est classé parmi les verres optiques. Grâce à sa transparence cristalline, de nombreuses usines spécialisées dans la transformation du matériau K9 ont vu le jour. Les produits qu'elles fabriquent sont communément appelés articles en verre cristal sur le marché.

La composition de K9 est la suivante :

SiO2 = 69,13 % B2O3 = 10,75 % BaO = 3,07 % Na2O = 10,40 % K2O = 6,29 % As2O3 = 0,36 %

Ses constantes optiques sont : indice de réfraction = 1,51630, dispersion = 0,00806, nombre d'Abbe = 64,06.

La norme nationale pour les verres optiques classe les verres en fonction de leur nombre d'Abbe. Les verres dont le nombre d'Abbe est supérieur ou égal à 50 sont désignés comme verres crown et représentés par la lettre « K » ; les verres dont le nombre d'Abbe est inférieur à 50 sont désignés comme verres flint et représentés par la lettre « F ». Sous ces deux grandes catégories, des subdivisions supplémentaires sont effectuées à l'aide des préfixes « Q » pour les verres légers, « Z » pour les verres lourds, « T » pour les verres extra-lourds, ainsi que des symboles d'éléments chimiques précédés d'un préfixe et suivis d'un suffixe. Au total, il existe 18 grandes catégories et 141 nuances spécifiques.

Par exemple : BaK11 (couronne de baryum) K9 (couronne)

De manière générale, le verre à couronne appartient au système alcalin-silicaté, tandis que la grande majorité du verre à flint appartient au système plomb-silicaté.

Selon les caractéristiques spectrales des filtres, ceux-ci peuvent être classés en six catégories :

Filtres passe-bande, filtres de coupure, filtres spectroscopiques, filtres à densité neutre, filtres réfléchissants et filtres à bande (filtres négatifs) ;

Type passe-bande : La lumière située dans la bande de longueurs d'onde sélectionnée passe à travers, tandis que la lumière située en dehors de cette bande est bloquée. Ses spécifications optiques comprennent principalement la longueur d'onde centrale (CWL) et la largeur à mi-hauteur (FWHM). Il se classe en deux catégories : bande étroite et bande large.

Passage par ondes courtes (également appelé passage par ondes basses) : La lumière dont la longueur d'onde est inférieure à la longueur d'onde sélectionnée passe à travers, tandis que la lumière dont la longueur d'onde est supérieure à cette longueur d'onde est bloquée.

Filtre passe-longue (également appelé filtre passe-haut) : Permet au rayonnement lumineux dont la longueur d'onde est supérieure à une longueur d'onde sélectionnée de passer, tout en bloquant le rayonnement lumineux dont la longueur d'onde est inférieure à celle sélectionnée.

L'analyse biochimique est l'une des méthodes diagnostiques fréquemment utilisées en pratique clinique. Elle consiste à analyser le sang ou d'autres fluides corporels afin de mesurer divers indicateurs biochimiques, tels que les transaminases, l'hémoglobine, le cholestérol, la créatinine et le glucose. En intégrant ces résultats avec d'autres données cliniques pour une analyse complète, elle peut aider au diagnostic des maladies, à l'évaluation de la fonction organique et à établir des repères pour les décisions thérapeutiques futures.

Notre entreprise a développé une série d'analyseurs biochimiques et de filtres spécialisés pour les lecteurs d'immunodosages enzymatiques (ELISA). Ces filtres sont principalement utilisés dans les analyseurs biochimiques, les lecteurs ELISA et d'autres applications d'analyse biochimique. Les filtres biochimiques sont dotés d'un film à revêtement dur offrant des performances spectrales stables et sans dérive ; leurs produits sont conformes aux normes nationales.

Les principaux filtres incluent : filtre à bande étroite de 340 nm, filtre à bande étroite de 405 nm, filtre à bande étroite de 420 nm, filtre à bande étroite de 450 nm, filtre à bande étroite de 492 nm, filtre à bande étroite de 505 nm, filtre à bande étroite de 510 nm, filtre à bande étroite de 546 nm, filtre à bande étroite de 578 nm, filtre à bande étroite de 610 nm, filtre à bande étroite de 630 nm et filtre à bande étroite de 650 nm.

Les filtres sont classés selon la longueur du spectre (c'est-à-dire la région spectrale dans laquelle ils fonctionnent) comme suit : filtres ultraviolets, filtres pour la lumière visible, filtres pour le proche infrarouge, filtres pour le milieu infrarouge et filtres pour le lointain infrarouge.

Gamme de longueurs d'onde spectrales :

Filtre UV 1–380 nm

Filtre de lumière visible, 380–780 nm

Filtre proche infrarouge, 780–1500 nm

Filtre infrarouge, 1500 nm – plus de 10 μm