5 Principaux cristaux de fluorure dans le domaine de l'optique et des lasers

Les cristaux de fluorure possèdent plusieurs caractéristiques clés qui les rendent si importants pour l'optique et les lasers : une grande transparence dans la gamme des IR, une faible dispersion et des propriétés telles que la dureté du rayonnement ou la scintillation. Ces propriétés favorables permettent de nombreuses applications dans la génération de lasers, la communication optique, la spectroscopie et l'imagerie thermique. Nous examinerons cinq cristaux de fluorure cruciaux qui sont devenus indispensables dans ces domaines et qui offrent chacun des avantages en fonction de l'application particulière.

1. Fluorure de calcium (CaF₂)

De tous les cristaux de fluorure utilisés en optique et dans les systèmes laser, le fluorure de calcium est probablement le plus polyvalent et le plus largement utilisé. Sa large gamme de transparence, allant de l'UV à l'IR, recommande le fluorure de calcium pour une variété de composants optiques.

Le CaF₂ est largement utilisé dans les fenêtres polies, les lentilles, les prismes et les ébauches optiques. D'une densité de 3,18 g/cm³, il présente une très bonne transparence entre 0,13 et 9 μm, bien dans les régions UV et IR. Ce cristal est transparent, incolore et résistant aux chocs thermiques et aux dommages causés par les radiations, ce qui lui permet de trouver de nombreuses applications dans les systèmes laser de haute puissance. Le CaF₂ trouve de nombreuses applications dans la spectroscopie ultraviolette, les systèmes laser à haute puissance et les composants optiques infrarouges où les propriétés de faible absorption minimisent la perte de signal.

2. Fluorure de magnésium (MgF₂)

Lefluorure de magnésium est l'un des matériaux les plus appréciés dans les revêtements optiques en raison de son extraordinaire transparence dans le spectre UV et visible ; il est utilisé dans les applications antireflets et dans les systèmes laser UV.

Le MgF₂ est disponible sous forme de films minces, de revêtements optiques et de cristaux. Il a une densité de 3,18 g/cm³ et offre une transparence de 0,12 à 7,5 μm, ce qui le rend idéal pour les applications en lumière UV et visible. Le matériau a un aspect légèrement jaunâtre et est disponible sous forme de monocristaux ou de films minces. D'une pureté élevée de ≥99,99 %, le fluorure de magnésium garantit des performances optiques de premier ordre pour les applications les plus strictes liées aux lentilles, aux fenêtres et à l'instrumentation scientifique. Ses propriétés comprennent la résistance à l'humidité et aux dommages causés par les radiations, ce qui le rend encore plus adapté aux systèmes optiques de haute performance.

3. Fluorure de lithium (LiF)

Lefluorure de lithium se caractérise par une très large gamme de transmission, de l'UV à l'IR moyen ; il est particulièrement apprécié pour sa grande clarté optique et sa résistance au laser dans de nombreuses applications.

La majeure partie du fluorure de lithium est découpée en fenêtres, prismes et plaques. La densité du matériau est de 2,64 g/cm³. Il est transparent de 0,12 à 8,5 μm, y compris dans les régions UV et IR. Le cristal est incolore, transparent, assurant une excellente clarté de l'optique. Le LiF se retrouve dans diverses applications telles que les spectromètres, les détecteurs, les lasers et les fenêtres infrarouges. Le fluorure de lithium résiste bien à l'exposition à des photons de haute énergie. En raison de sa grande résistance aux dommages causés par les lasers et de sa stabilité dans des conditions environnementales difficiles, le fluorure de lithium joue un rôle très important dans la dosimétrie par thermoluminescence pour les appareils de mesure des rayonnements.

4. Fluorure de baryum (BaF₂)

Lefluorure de baryum est indispensable en physique des hautes énergies et dans le domaine de la détection des rayonnements, où sa résistance aux conditions extrêmes est très importante. Sa large gamme de transparence lui permet d'être utilisé dans les applications UV et IR.

Le fluorure de baryum est disponible sous forme de cristaux, d'ébauches optiques et de composants personnalisés. Avec une densité de 4,89 g/cm³, BaF₂ offre une transparence de 0,15 à 14 μm, couvrant une large gamme infrarouge. Il s'agit d'un cristal incolore et transparent, généralement fourni sous forme de cristal unique d'une grande pureté (>99,99%). Le fluorure de baryum est largement utilisé dans les fenêtres et les lentilles optiques pour les systèmes ultraviolets et infrarouges. Grâce à son excellente résistance aux rayonnements et aux chocs thermiques, il est utile pour les scintillateurs et les détecteurs dans les systèmes d'imagerie avancés. Les applications du BaF₂ comprennent la recherche sur la fusion laser et les amplificateurs laser à haute puissance.

5. Fluorure de strontium (SrF₂)

Le fluorure de strontium est utile en spectroscopie à haute résolution et dans les systèmes laser où une grande précision et une grande stabilité sont requises dans une large gamme de transparence. Il trouve également des applications essentielles dans les sources de lumière VUV.

Le fluorure de strontium est normalement fourni sous forme de monocristaux, de fenêtres et de prismes. Sa densité est de 4,05 g/cm³. Sa transparence s'étend de 0,11 à 8,5 μm, y compris les longueurs d'onde UV et proche IR. Il est incolore et transparent, ce qui lui confère une grande clarté optique. Le SrF₂ est utilisé dans les composants optiques pour les lasers, les spectromètres et la spectroscopie à haute résolution, où il offre d'excellentes performances. Il est également utilisé dans les composants optiques de précision et les sources de lumière VUV en raison de sa bonne transparence dans la gamme VUV et est donc devenu indispensable pour la recherche avancée.

Tableau récapitulatif des principaux cristaux de fluorure utilisés en optique et dans les lasers

Conclusion

Lescristaux de fluorures, tels que le fluorure de calcium, le fluorure de magnésium, le fluorure de lithium, le fluorure de baryum et le fluorure de strontium, sont tous indispensables aux technologies optiques et laser actuelles. Grâce à leur combinaison particulière de transparence optique, de résistance aux rayonnements et de stabilité thermique, ils jouent un rôle important dans le développement de divers systèmes avancés, tant pour la recherche que pour les applications industrielles. Pour d'autres dispositifs optiques, veuillez consulter le site Stanford Advanced Materials (SAM).