Le saphir est composé d'alumine et sa structure cristalline est une structure en treillis hexagonale.
Les facettes d'application courantes du saphir synthétique sont A-Plane, C-Plane et R-Plane.il a une bonne transmission de la lumière de l' ultraviolet proche (190 nm) à l' infrarouge moyenPar conséquent, il est largement utilisé dans les composants optiques, les appareils infrarouges, les matériaux de lentilles laser à haute intensité.
Le saphir possède également les caractéristiques d'une vitesse sonore élevée, d'une résistance à haute température, d'une résistance à la corrosion, d'une dureté élevée, d'une transmission lumineuse élevée, d'un point de fusion élevé (2045°C), etc.il est donc souvent utilisé comme matériau pour les composants photoélectriques. 
Propriétés du saphir monocristallin:
| Formule chimique | Al2O3 |
| La pureté | 99999% |
| Structure cristalline | D'une hauteur inférieure ou égale |
| Densité | 30,98 g/cm3 |
| Dureté de Mohs | 9 |
| Point de fusion | 2045°C |
| Point d'ébullition | 2980°C |
| Coefficient de dilatation thermique | 5.8×10 -6 /K |
| Chaleur spécifique | 0.418W.s/g/k |
| Conduction thermique | 25.12W/m/k ((@100°C) |
| Indice de réfraction | ne=1,768 ne=1.760 |
| Dn/dt | Le nombre d'étoiles est déterminé par la fréquence d'écoulement de l'eau. |
| Transmission | T≈80% ((0,3 à 5 μm) |
| Permittivité | 11.5 (c), 9.3 (c) |
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