Ventanas ópticas de zafiro personalizadas. Transmitancia de alta pureza ≥90%.

Descripción breve:

Las ventanas ópticas de zafiro son componentes ópticos especializados fabricados con óxido de aluminio monocristalino (Al₂O₃), reconocidos por su excepcional rendimiento óptico, resistencia mecánica y estabilidad química. Al ser el cristal de óxido más duro (dureza Mohs 9), las ventanas de zafiro presentan una excelente transmitancia (entre el 83 % y el 85 % sin recubrimiento) en todo el espectro, desde el ultravioleta (200 nm) hasta el infrarrojo medio (5,5 μm), lo que las hace ideales para aplicaciones exigentes que requieren alta transparencia y durabilidad.

La fabricación comprende procesos clave como el crecimiento orientado de cristales, el corte de precisión, el pulido a nanoescala y el recubrimiento especializado. Las técnicas de crecimiento avanzadas (p. ej., los métodos HEM o KY) producen lingotes de alta calidad con baja densidad de defectos (<10⁴/cm²). La singular estructura cristalina hexagonal permite obtener propiedades anisotrópicas, y las orientaciones optimizadas (cortes en el eje C, el eje A o el plano R) adaptan el rendimiento óptico a aplicaciones específicas.

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Características

Parámetros técnicos

Artículo	Ventana óptica
Material	BK7, JGS1, sílice fundida UV, zafiro, etc.
Dimensión	1 mm - 300 mm
tolerancia dimensional	±0,05 mm
Calidad de la superficie	20-10~60-40
planitud de la superficie	1/4~1/8
Abertura libre	más del 90%
Revestimiento	200-4000 nm
Solicitud	Láser, transmisión de luz, pantalla, etc.

Características clave

1. Adaptabilidad a entornos extremos
Las ventanas ópticas de zafiro presentan un rendimiento excepcional con un punto de fusión de 2053 °C, manteniendo su integridad estructural en entornos operativos continuos a 1000 °C. Esta estabilidad térmica se debe a un coeficiente de expansión térmica (CET) ultrabajo de 5,3 × 10⁻⁶/K a lo largo del eje C, significativamente superior al de los vidrios ópticos convencionales. Químicamente, las ventanas ópticas de zafiro exhiben una notable inercia, resistiendo todos los ácidos fuertes (excepto el HF) y los álcalis, lo que las hace ideales para equipos de procesamiento químico y aplicaciones marinas. Mecánicamente, estas ventanas cuentan con una resistencia a la flexión superior a 1000 MPa (entre 5 y 8 veces mayor que la del vidrio óptico estándar) y una excelente resistencia al impacto.

2. Ventajas de rendimiento óptico
Las ventanas ópticas de zafiro ofrecen una transmisión superior al 80 % en un amplio rango espectral (de 200 a 5500 nm con un espesor de 2 mm). Gracias a la orientación optimizada del cristal (por ejemplo, con el eje C perpendicular a la trayectoria de la luz), se minimizan eficazmente los efectos de birrefringencia. La calidad de la superficie cumple con los estrictos requisitos ópticos, con una planitud λ/10 a 633 nm y una rugosidad superficial inferior a 0,5 nm RMS.

3. Capacidades de fabricación avanzadas
Nuestras ventanas ópticas de zafiro permiten el procesamiento de gran formato (diámetro >300 mm) y geometrías complejas, incluyendo configuraciones asféricas y escalonadas. La tecnología especializada de sellado de bordes logra tasas de fuga inferiores a 1 × 10⁻⁹ Pa·m³/s para aplicaciones de vacío. Con recubrimientos de carbono tipo diamante (DLC), el umbral de daño inducido por láser (LIDT) alcanza los 15 J/cm² (1064 nm, pulsos de 10 ns).

Aplicaciones principales

1. Defensa y aeroespacial
Las ventanas ópticas de zafiro sirven como cúpulas de misiles, soportando choques térmicos extremos (superiores a 1000 °C) durante el vuelo hipersónico. Las variantes de grado espacial garantizan más de 15 años de vida útil en órbita en aplicaciones de naves espaciales.

2. Equipos industriales
En la fabricación de semiconductores, las ventanas ópticas de zafiro funcionan como visores resistentes al plasma en cámaras de grabado y CVD. Los endoscopios de alta temperatura utilizan estas ventanas para obtener imágenes nítidas en entornos de hornos a 1500 °C.

3. Instrumentos científicos
Las ventanas ópticas de zafiro de alta pureza (con impurezas inferiores a 5 ppm) minimizan la absorción de rayos X en las líneas de luz de sincrotrón. Su baja no linealidad preserva la fidelidad de los pulsos de femtosegundos en sistemas láser ultrarrápidos.

4. Dispositivos comerciales
Los sumergibles de aguas profundas emplean ventanas ópticas de zafiro con una resistencia al desgaste de hasta 6000 m de profundidad (>60 MPa). Las cámaras de los teléfonos inteligentes integran estas ventanas como cubiertas protectoras, aprovechando su resistencia al rayado de grado Mohs 9 para una mayor durabilidad.

Las ventanas ópticas de zafiro continúan expandiendo sus aplicaciones gracias a los avances en el procesamiento de gran formato, las geometrías complejas y las características de rendimiento mejoradas, consolidando su posición como componentes críticos en las industrias de alta tecnología.

Servicios XKH

La plataforma de servicios integrales de XKH combina una experiencia de fabricación de vanguardia con un sólido soporte técnico para ofrecer soluciones completas de ventanas ópticas de zafiro. La división de fabricación a medida ofrece procesamiento basado en planos con capacidades completas de conversión de archivos 2D/3D, complementado con servicios de optimización de Diseño para Fabricación (DFM) que reducen los riesgos y los costes de producción. Contamos con capacidades de prototipado rápido líderes en el sector, entregando muestras funcionales de Φ100 mm en tan solo 5 días hábiles para acelerar los ciclos de desarrollo de productos. Los tratamientos funcionales avanzados incluyen recubrimientos conductores de precisión con una resistencia superficial ajustable de 10 a 1000 Ω/□ para aplicaciones de blindaje EMI, junto con películas antivaho patentadas que mantienen la claridad óptica en entornos de alta humedad.

La infraestructura de soporte técnico cuenta con un equipo de ingeniería especializado que utiliza los programas de simulación óptica Zemax y CodeV para modelar el rendimiento del sistema y predecir su comportamiento térmico y mecánico en condiciones operativas. Nuestro laboratorio de diagnóstico de materiales, equipado con microscopía electrónica de barrido (MEB) y espectroscopía de rayos X de energía dispersiva (EDS), proporciona análisis de causa raíz de fallas para mejorar la confiabilidad. Los servicios de validación ambiental incluyen pruebas de ciclos térmicos extremos (de -196 °C a 800 °C) y exposición a niebla salina durante 500 horas según la norma MIL-STD-810G, lo que garantiza la durabilidad de los componentes en condiciones operativas adversas.

Los sistemas de control de calidad implementan la trazabilidad completa de los materiales, desde el lingote de cristal hasta el producto final, y cada componente cuenta con una documentación de certificación exhaustiva. Las capacidades metrológicas de vanguardia incluyen interferometría de desplazamiento de fase 4D para la verificación de la precisión superficial λ/50, interferometría de luz blanca con una resolución de rugosidad superficial de 0,1 nm y análisis espectrofotométrico en el rango espectral de 190 a 3300 nm para la caracterización de la transmisión y la reflectancia.

Los servicios de valor añadido satisfacen requisitos de aplicaciones especializadas, incluyendo soluciones de integración al vacío con bordes metalizados y soldadura hermética para sistemas de ultra alto vacío (UHV). Los servicios de control de descargas electrostáticas (ESD) ajustan la resistencia superficial entre 10⁶ y 10⁹ Ω para evitar la acumulación de carga en instrumentos sensibles. Todos los componentes se encapsulan en entornos de sala blanca clase 100, con opción de recuento de partículas y encapsulado al vacío para cumplir con los requisitos de limpieza de grado semiconductor.