Accueil Optipédia Critères de qualité Microscopique

Une bonne optique est la combinaison de deux qualités qui ne sont pas forcément liées dans le processus de fabrication :

- Avoir la bonne forme (sphérique ou asphérique). Les défauts de forme peuvent être globaux (défauts de basse fréquence spaciale) ou locaux mais macroscopiques.

- Avoir un bon état de surface à l'échelle microscopique. 

L'opération de polissage du verre, contrairement à ce qui se passe pour le métal, repose sur l'arrachement de matière suite à des fractures provoquées par les impacts des grains de l'abrasif sur la surface. Ces fractures qui suivent deux plans connus forment une couche perturbée dont l'épaisseur est proportionnelle à la taille des grains de l'abrasif. Pour des abrasifs libres, le ratio est de 1 à 5, pour des abrasifs liés de 1 à 6.

Les plans de fractures permettent de constituer les écailles qui seront arrachées pour niveler la surface.

polissage du verre

La vitesse d'enlèvement de la matière (usure) suit la loi de Preston qui dépend de la vitesse et de la pression. Quand la surface a été nivelée autant que faire se peut avec la taille de l'abrasif utilisé, on passe à une taille d'abrasif plus petit. Le temps d'utilisation nécessaire pour chaque abrasif est connu et se calcule avec la loi de Preston en fonction du substrat. Le but dans cette seconde étape est de retirer complètement la couche perturbée précédente. Il en est ainsi à chaque changement d'abrasif.

Etapes de polissage

Il est donc important de bien suivre l'enchainement des tailles d'abrasif et de contrôler que la couche perturbée précédente a bien été retirée.

Si le processus de polissage n'est pas fait correctement, nous pourrons obtenir une optique dont la forme sera correcte et qui obtiendra bon résultat aux tests des fréquences spatiales faibles et moyennes (interférométrie et analyse de front d'onde), mais dont l'état de surface - la rugosité - ne sera pas bon et induira une diffusion de la lumière et donc une perte de contraste.

Il faut noter aussi que le polissage final avec l'oxyde de cérium n'est pas qu'une action mécanique, mais une réaction physico-chimique. En effet l'action mécanique favorise l'hydratation de SiO2 en Si(OH)4 et le cérium capture ces molécules hydratées.

D'autres mécanismes permettent comme le polissage ionique des retouches plus ciblées sans toutefois améliorer la rugosité, voir même la dégrader.

Un polissage traditionnel fait correctement permet d'obtenir des états de surface de 20 à 30 Angstroms.

Il est ensuite possible d'avoir du "superpoli" avec des méthodes comme le polissage magnéto-rhéologique avec une rugosité de l'ordre de 5 Angstroms.

Il est possible de contrôler qualitativement l'état de surface avec un contraste de phase ou test de Lyot. En revanche, mesurer la rugosité demande un équipement lourd, voir un microscope à effet tunnel.