Collage optique par contact pour composants en verre de précision

Le collage optique par contact est destiné aux assemblages optiques de précision pour lesquels les couches adhésives, le dégazage, la différence d'indice de réfraction ou la distorsion du front d'onde ne peuvent être tolérés. En mettant en contact direct deux surfaces optiques ultrapolies, les pièces peuvent former une liaison transparente et dimensionnellement stable, sans ciment, sans adhésif ni chaleur.

Ce procédé est adapté aux composants optiques haut de gamme qui nécessitent des interfaces propres et des trajets optiques stables, en particulier lorsque la planéité, la rugosité et la propreté des surfaces font déjà l'objet d'un contrôle rigoureux.

Les domaines d'application courants sont notamment les suivants :

Étalons et composants d'interférométrie — ensembles d'entretoises sans adhésif, plaques de référence et structures de séparateurs de faisceau.
Optiques pour lasers haute puissance — fenêtres intracavité, coupleurs de sortie, polariseurs et composants en silice fondue collés.
Optique spatiale et optique sous vide — assemblages collés pour lesquels le dégazage de l'adhésif ou l'instabilité thermique peuvent présenter un risque.
Assemblages de précision en cristal et en verre — isolateurs optiques, retardateurs et structures à éléments multiples nécessitant une interface sans colle.

Nous proposons des services de collage optique par contact pour les composants en silice fondue, en verre de quartz, en verre borosilicaté, en saphir, en silicium, en vitrocéramique et en verre optique. Pour chaque projet, les éléments clés à confirmer comprennent la combinaison de matériaux, la planéité de surface, la rugosité de surface, les exigences en matière de rayures et d'entailles, la zone de collage, les exigences relatives au front d'onde transmis, la taille de l'ensemble et l'environnement de fonctionnement final.

Qu'est-ce que le collage optique par contact ?

Le collage optique par contact est une technique d'assemblage sans adhésif dans laquelle deux surfaces optiques polies avec précision sont mises en contact étroit et maintenues ensemble par les forces moléculaires de van der Waals — sans aucun ciment, adhésif ni apport de chaleur. Lorsque les deux surfaces sont suffisamment planes (généralement λ/10 ou mieux) et exemptes de toute contamination, l’attraction intermoléculaire à l’interface est suffisamment forte pour créer une liaison permanente ou semi-permanente. Le joint ainsi obtenu est optiquement transparent, n’introduit aucune discontinuité supplémentaire de l’indice de réfraction au-delà du verre lui-même et présente une stabilité dimensionnelle exceptionnelle. Le collage optique par contact est largement utilisé dans la fabrication d’étalons, de séparateurs de faisceaux, d’assemblages de prismes et de composants de cavités laser, où la distorsion du front d’onde ou le dégazage induits par les adhésifs ne peuvent être tolérés.

Capacités de traitement

Exigence relative à la planéité de la surface : λ/10 ou mieux (par surface de liaison)
Rugosité de surface (Ra) : ≤ 0,5 nm (finition superpolie)
Résistance de l'adhérence : ≥ 1 MPa (contact de van der Waals) ; jusqu'à plus de 10 MPa (liaison par catalyse à l'hydroxyde)
Erreur de front d'onde transmis : λ/10 – λ/20 sur toute l'ouverture
Parallélisme de l'assemblage par collage : ≤ 2 secondes d'arc
Taille maximale du substrat : Jusqu'à 200 mm de diamètre
Plage de températures de fonctionnement : de –40 °C à +300 °C (en fonction du matériau)

Matériaux compatibles

1	Silice fondue	Corning 7980 / Tosoh ES-2000
2	Verre de quartz	SCHOTT Lithosil Q / Heraeus Suprasil 1
3	Verre borosilicaté	PYREX 7740 / BOROFLOAT 33
4	Saphir	Plan C / Plan A
5	Silicium	Zone de flottation / Czochralski
6	Vitrocéramique	ZERODUR / PYROCERAM 9606
7	Verre optique	BK7 / N-BK7
8	CaF₂	Résistant aux UV / Résistant aux infrarouges
9	MgF₂	résistant aux UV
10	ZnSe	de qualité CVD
11	germanium	Monocristallin / Polycristallin

Normes relatives à la finition des surfaces

Planéité : λ/10 par face (λ/4 au minimum pour le collage par contact)
Rugosité de surface : Ra ≤ 0,5 nm (un polissage de finition est nécessaire pour garantir une adhérence fiable)
Scratch-Dig : 10-5 (qualité laser, conforme à la norme MIL-PRF-13830)
Propreté : Environnement de collage en salle blanche de classe ISO 5
Contrôle de l'interface de collage : Anneaux de Newton / Contrôle des franges interférométriques avant et après le collage
Planéité après collage : Assemblage TWE ≤ λ/10 garanti

Applications typiques

Étalons de Fabry-Pérot : Ensembles d'entretoises ultra-stables sans couche adhésive
Optique laser : Fenêtres intracavité, coupleurs de sortie et polariseurs pour lasers à haute puissance
Composants d'interférométrie : Appartements de référence et cubes diviseurs de faisceau pour instruments de métrologie
Détecteurs d'ondes gravitationnelles : Suspensions de miroirs liés par catalyse à l'hydroxyde (de type LIGO)
Optique spatiale : Assemblages sans adhésif destinés aux environnements sous vide et soumis à des rayonnements
Isolateurs optiques et retardateurs : Assemblages de cristaux et de verre sans liant

Spécifications personnalisées

Nous prenons en charge à la fois le collage par contact de van der Waals standard et le collage par catalyse à l’hydroxyde (silicate) pour les applications nécessitant une résistance de collage supérieure ou une stabilité à haute température. Les assemblages sur mesure peuvent inclure des paires de matériaux dissemblables (par exemple, de la silice fondue et du saphir), des empilements à plusieurs éléments et des assemblages collés comportant des revêtements AR ou HR appliqués sur les surfaces externes. Tous les assemblages sont réalisés dans un environnement de salle blanche contrôlé et font l'objet d'une inspection interférométrique complète à chaque étape. La documentation comprend des cartes de relief de surface, des enregistrements de motifs de franges et des rapports dimensionnels pour chaque assemblage collé.