サファイア現像プレート | IRおよびレーザーシステム用の光学窓基板

サファイア現像プレートとは何ですか?

サファイア現像板は、単結晶酸化アルミニウム (Al₂O₃) を精密研磨した光学窓基板です。標準的なガラスとは異なり、単結晶として成長するため、均一な格子構造が得られ、表面全体にわたって一貫した光学的および機械的性能を実現します。これにより、需要の高い環境において、多結晶またはアモルファスの代替品よりもはるかに予測しやすくなります。

「現像プレート」という用語は、特にベース基板としての役割を指します。つまり、光が最小限の歪み、吸収、または散乱で通過する必要がある基盤です。受動部品ではありません。多くのシステムでは、表面の品質と材料の純度が、デバイスが仕様どおりに機能するか、使用不能になるかを直接決定します。

主要な材料特性

要求の厳しい光学基板に選ばれる材料としてのサファイアの地位は、次の 4 つの特性によって決まります。

• 硬度: サファイアはモース硬度で 9 にランクされ、ダイヤモンドに次いで 2 番目です。これにより、従来のガラスは数カ月以内に劣化してしまうような、研磨環境や接触の多い環境における表面の傷に対する高い耐性が得られます。
• 熱安定性: サファイアは最大 2,000°C の温度でも構造的および光学的完全性を維持し、1,200°C の連続動作温度が標準です。急速な熱サイクルでも、ガラス基板に典型的な微小破壊は誘発されません。
• 化学的不活性度: ほとんどの酸、アルカリ、およびフッ化水素酸を含む溶剤からの攻撃に耐性があり、腐食性ガス雰囲気やプラズマ処理チャンバーでも信頼性が高くなります。
• 幅広い光伝送: サファイアは、約 150 nm (深 UV) から中赤外線範囲の 5.5 μm までの光を透過し、可視帯域ではピーク透過率が 90% に近づきます。同等の硬度でこのスペクトル範囲に一致する単一のガラス基板はありません。

これらのプロパティは独立して動作しません。光学的透明性、物理的靭性、化学的安定性の組み合わせにより、サファイアは他の材料では単純に機能しなくなる環境において代替不可能なものとなります。

コアアプリケーション

サファイア現像プレートは、システムが極端な条件下で光学的アクセスを必要とするあらゆる場所に配置されます。最も要求の厳しいユースケースには次のようなものがあります。

• 赤外線および暗視システム: サファイアの中赤外線透過率 (最大 5.5 μm) により、赤外線カメラ、暗視照準器、および航空機および地上の軍用光学機器を含む遠赤外線検出装置に推奨される窓材となっています。
• 高出力レーザーウィンドウ: CO₂ および固体レーザー システムでは、ウィンドウ基板は、強いビーム エネルギーを吸収したり劣化したりすることなく、それに耐える必要があります。サファイアの低い吸収係数と熱弾性は、産業用切断レーザーと防衛グレードのシステムの両方に最適です。
• 半導体加工: サファイア基板は、高温反応炉の観察ポートとして、また GaN ベースの LED およびレーザー ダイオードのエピタキシャル成長プラットフォームとして機能します。このために、私たちの 精密サファイアおよび石英ウェーハ ソリューション 半導体グレードの要件をすべてカバーします。
• 宇宙および航空宇宙機器: 高真空、粒子放射線、極端な温度勾配にさらされると、事実上あらゆる従来の光学材料が使用できなくなります。サファイアは生き残って、他の場所でパフォーマンスを発揮します。
• 医療および紫外線滅菌装置: UV 透過性のサファイア ウィンドウにより、汚染のリスクや材料の劣化を引き起こすことなく、直接光アクセスを必要とする深 UV 滅菌システムや外科用レーザー ツールが可能になります。

仕様とカスタマイズ

標準的なサファイア窓基板は、円形、長方形、正方形の形式で入手できます。カスタムの不規則なプロファイルを図面から機械加工できます。以下の表は、処理範囲と主要な光学パラメータをまとめたものです。

コーティングの選択はアプリケーションに基づいて行われます。 AR コーティングは、表面反射損失を低減し、透過強度を増加させます。これは、レーザーおよびイメージング システムにおいて重要です。 IR コーティングは特に赤外線帯域での透過を最適化し、AF コーティングは指紋の汚れが測定精度に影響を与える可能性がある環境で基板を保護します。当社の全製品をご覧ください 光学窓製品 追加の基材フォーマットとコーティング オプションについては、こちらをご覧ください。

カスタムサファイアウィンドウ基板を選択する理由

既製の基板は標準的なアプリケーションの大部分をカバーしますが、極超音速センサー、カスタム半導体ツール、高精度の防衛光学機器など、性能の限界で動作するシステムが標準の寸法や表面仕上げの要件に適合することはほとんどありません。基板が 0.1 mm 厚すぎるか、表面の平坦度が 1/8 λ ではなく 1/4 λ であると、下流のすべての光学素子を通って伝播する波面誤差が発生する可能性があります。

カスタム処理により、これらの妥協が排除されます。社内の研削、ラッピング、研磨、およびコーティング機能により、標準カタログには記載されていない形状 (ターゲット アセンブリに直接適合する穴あき、段付き、またはプロファイル加工など) で、厳密な寸法公差および光学公差に従って基板を製造できます。当社の幅広いラインナップをご覧ください カスタム光学コンポーネント 達成可能な範囲を完全に理解すること。

アプリケーションが従来の光学材料の限界を押し上げるのであれば、サファイアがその答えです。 図面または仕様書をご連絡いただければ、詳細な技術提案と納期の見積もりを提供いたします。