Les Couches de Carbure de Germanium (GeC)

Dans le cadre d’une collaboration avec la SAT (Société Anonyme de Télécommunication, désormais SAGEM), nous avons en charge l'étude du hublot optique OSF (Optique Secteur Frontal) de l'avion RAFALE. C’est un élément novateur car il s'agit d'un hublot bispectral résistant à la pluvio-érosion à très grande vitesse. Il sera capable de conduire des recherches air-air autonomes sur des bandes spectrales 3-5 et 8-12 µm, et ainsi délivrer des images thermiques de très haute résolution.

De forme hémisphérique, l'homogénéité en épaisseur du traitement de l'OSF implique l'utilisation de la technique PECVD (décomposition chimique en phase vapeur assistée par plasma). Pour ce programme d'étude, nous avons acquis un bâti de dépôt NORDIKO 4500 automatisé.

Nous avons approfondi l'étude de faisabilité d'antireflets bispectraux constitués d'un empilement de couches minces de carbure de germanium d'indice variable. Les couches de GeC optimisées présentent un coefficient d'absorption voisin de 30 cm^-1 à 10,6 µm. Ces caractéristiques optiques en transmission et en absorption sont en accord avec les spécifications de l'OSF. De tels empilements combinés avec des couches de DLC (Diamond Like Carbon) apportent une protection efficace lors de l'utilisation dans des conditions climatiques sévères.

Ce revêtement est soumis à des tests de pluvio-érosion pour caractériser une protection efficace jusqu'à 230 m/s pendant 5 mn pour une densité de pluie de 4,2 mm/heure. Des tests de dureté réalisés sur le nanoindenteur NANO 500 de Micro Materials Limited donnent les valeurs suivantes :

Les performances optiques des matériaux développés au laboratoire permettent la conception d'empilement conduisants à des antireflets bispectraux de très haute efficacité.

Les Couches de Phosphure de Bore (BP)

En collaboration avec la SAT, cette étude concerne la mise au point d'un traitement antireflets bispectral sur substrat de ZnS dans les bandes 3-5 µm ainsi que 8-12 µm. Ce traitement doit, en plus de ses caractéristiques optiques, présenter une grande résistance à la pluvio-érosion afin d'être adapté aux systèmes infrarouges avionables.

Les couches sont obtenues par pulvérisation radiofréquence réactive d'une cible de bore dans une atmosphère de phosphine et d'argon.

Les couches optimisées présentent un indice de réfraction voisin de 2,48 à 10 µm, l'absorption est de l'ordre de 50 cm^-1 . Elle croît rapidement au delà (200 cm^-1 à 10,6 µm).

Des tests de résistance à la pluvio-érosion ont été réalisés sur le bras tournant de SAAB SCANIA en Suède. Le niveau de pertes, de l'ordre de 1% par minute à 250 m/s, est remarquable. Ce matériau est incontestablement le plus performant (à part le diamant peut-être), mais la technologie utilisée ici s'accommode mal des formes sphériques.