(57)【要約】  本発明は、有機的な外側の被覆層を備えた光導波体と、光導波体の外側の被覆層に設けられた機能層系と、を有する光・電気導体アセンブリに関し、機能層系は、単独層または層の列から構成された基層領域と、単独層または層の列から構成された、基層領域に被着された導電性導体層と、を有する。
2021533402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光・電気導体アセンブリ（１）であって、前記光・電気導体アセンブリ（１）は、
・有機的な外側の被覆層（１３）を備えた光導波体（１０）と、
・前記光導波体（１０）の外側の前記被覆層（１３）の上に設けられた機能層系（２０）と、
を有し、前記機能層系（２０）は、
・単独層または層の列から構成された基層領域（２１）と、
・単独層または層の列から構成された、前記基層領域（２１）に被着された導電性の導体層（２２）と、
を有する光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項２】
前記光導波体（１０）は、
・光伝導性のコア（１１）と、
・好適には、前記コア（１１）を取り囲みかつ前記コア（１１）と外側の前記被覆層（１３）との間に配置された外被（１２）と、
を有し、
・光伝導性の前記コア（１１）は、外側の前記被覆層（１３）が有する屈折率よりも大きく、かつ／または、前記外被（１２）が有する屈折率よりも大きな屈折率を有する、
請求項１記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項３】
有機的な前記被覆層（１３）は、ポリアミド（ＰＡ：Polyamid）、ポリイミド（ＰＩ：Polyimid）もしくはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ：Polymethylmethacrylat）、またはワックス、ワックスに類似した成分、または、アルキルシランを含む、
請求項１または２記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項４】
前記基層領域（２１）は、
・酸化物、特にＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＨｆＯ２を有する、またはホウ化物、炭化物、窒化物、酸窒化物、炭窒化物を有する、または金属、特にＳｉ、Ｔｉ、ＭｏもしくはＣｒを有する、外側の前記被覆層（１３）に被着される層、
・または外側の前記被覆層（１３）に被着される前記層の列、
を有する、
請求項１から３までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項５】
前記基層領域（２１）は、
・少なくとも１つの表面特性が変化させられた、特に、表面エネルギが増大され、かつ／または、酸素ラジカルの個数が増大された、外側の前記被覆層（１３）の表面層を含むかまたは前記表面層によって形成されており、前記表面層は、特に、外側の前記被覆層（１３）の少なくとも１つの表面特性を変化させる化学的かつ／または物理的なプロセスを用いて作製されているかまたは作製可能である、
請求項１から４までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項６】
前記基層領域は、５ｎｍ〜３０００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜１０００ｎｍ、特に好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有し、かつ／または、前記基層領域の複数の前記単独層は、それぞれ、５ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有する、
請求項１から５までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項７】
前記基層領域（２１）と前記基層領域（２１）に被着される前記導体層（２２）との間では、外側の前記被覆層（１３）と前記被覆層（１３）に被着される同一の導体層（２２）との間に生じ得る接着力よりも大きな接着力が生じる、
請求項１から６までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項８】
外側の前記被覆層（１３）に被着される、前記基層領域（２１）の複数の前記層のうちの少なくとも１つは、酸素および／または酸性もしくはアルカリ性溶液のイオンの前記導体層（２２）への侵入拡散を阻止するように構成されている、
請求項１から７までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項９】
前記基層領域（２１）は、前記被覆層（１３）が有する熱膨張率と前記導体層（２２）が有する熱膨張率との間にある熱膨張率を有する、
請求項１から８までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項１０】
前記基層領域は、層の列に対応して増大または減少する熱膨張率をそれぞれ有する、層の列を含む、
請求項１から９までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項１１】
前記導体層（２２）には、
・チタン、ケイ素、アルミニウム、金、銀、モリブデン、タングステンまたはジルコニウム、特に、前記物質のうちの１つとＮｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｓｎ、Ｇｅとの合金を有する、前記基層領域（２１）に被着される層、
・または前記基層領域（２１）に被着される、前記層の列、
が含まれる、
請求項１から１０までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項１２】
前記導体層（２２）は、５ｎｍ〜６０００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０００ｎｍ、特に好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さを有し、かつ／または、前記導体層の個別の層は、それぞれ、５ｎｍ〜２０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さを有する、
請求項１から１１までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項１３】
前記導体層（２２）は、０．０１〜１０００オーム／スクウェア、好ましくは０．０１〜１００オーム／スクウェア、特に好ましくは０．０１〜５０オーム／スクウェアのシート抵抗を有する、
請求項１から１２までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項１４】
前記機能層系（２０）は、さらに、
・前記導体層（２２）に被着された、単独層または層の列から構成されたバリア層（２３）を有し、前記バリア層（２３）は、酸素および／または酸性もしくはアルカリ性溶液のイオンの前記導体層（２２）への侵入拡散を阻止するように構成されている、
請求項１から１３までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項１５】
前記バリア層（２３）の、前記導体層（２２）に被着される複数の前記層のうちの少なくとも１つは、検査規格ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  １４５７７−４：２００７−８にしたがい、少なくとも８００ＨＶ、好適には少なくとも１２００ＨＶ、特に好ましくは少なくとも２０００ＨＶの硬さを有する、
請求項１４記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項１６】
前記バリア層（２３）は、
・窒化物、特にＳｉ３Ｎ４、ＢＮ、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＡｌＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮまたは前記物質の合金を有するか、または酸化物、特にＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙの酸化物、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２を有するか、または前記物質のうちの少なくとも１つから成る３成分系を有するか、または炭化物、ホウ化物、酸窒化物、炭窒化物を有する、前記導体層（２２）に被着された層、
・または前記導体層（２２）に被着された前記層の列、
を有する、
請求項１４または１５記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項１７】
特に請求項１から１６までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）を作製する方法において、前記方法では、
・外側の被覆層（１３）を有する光導波体（１０）を準備し、
・前記光導波体の前記被覆層（１３）に機能層系（２０）をコーティングし、前記コーティングでは、
・単独層または層の列から構成される基層領域（２１）を形成し、
・単独層または層の列から構成される導電性の導体層（２２）を前記基層領域に被着する、方法。
【請求項１８】
前記基層領域（２１）の前記形成では、
・少なくとも１つの表面特性が変化させられた表面層を形成するために、特に、表面エネルギが増大させられ、かつ／または酸素ラジカルの個数を増大させられた表面層を形成するために、かつ／または残滓を除去するために、特に、前記被覆層（１３）の前記表面特性を変化させる化学的または物理的なプロセスを用いて、前記光導波体（１０）の前記被覆層（１３）を前処理する、
請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記基層領域（２１）の前記形成では、
・特に陰極スパッタリング、高周波スパッタリング、反応性スパッタリングおよび／またはマグネトロンスパッタリングを用いて、層または層の列を外側の前記被覆層（１３）に被着する、
請求項１７または１８記載の方法。
【請求項２０】
陰極スパッタリング、高周波スパッタリング、反応性スパッタリングおよび／またはマグネトロンスパッタリングを用いて、前記導体層（２２）を被着する、
請求項１７から１９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
前記被覆層（１３）への前記機能層系（２０）のコーティングにはさらに、
・特に、陰極スパッタリング、高周波スパッタリング、反応性スパッタリングおよび／またはマグネトロンスパッタリングを用いて、単独層または層の列から構成されるバリア層（２３）を前記導体層（２２）に被着する、
請求項１７から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも２つの層の前記形成および／または前記被着を真空においてかつ真空破壊することなく行う、
請求項１７から２１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
酸素およびアルゴンを添加して１つまたは複数の層の前記被着を行い、酸素およびアルゴンの全流量に対する酸素の割合により、それぞれの前記層の金属特性もしくは誘電特性に影響を及ぼす、
請求項１７から２２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２４】
請求項１から１６までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）を含む、特に歯科治療、組織治療および／または組織刺激のための医療技術装置。
【請求項２５】
請求項１から１６までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）を含む、工業技術装置、特に容器またはバイオリアクタ用の、特に充填レベル監視のための装置。
【請求項２６】
周囲の媒体における前記導体層（２２）のインピーダンスを測定することにより、前記媒体への前記光・電気導体アセンブリ（１）の浸入深さを測定するための、請求項１から１６までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリまたは請求項２４または２５記載の装置の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波体と、光導波体の外側の被覆層に配置された電気導体層とを備えた光・電気導体アセンブリに関する。本発明はさらに、光導波体と、電気導体層とを備えた光・電気導体アセンブリを作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光導波体は、数多くの応用に対して光またはエネルギを伝送するために使用される。この際には往々にして、例えば、光導波体の損傷またはファイバ折損を確認できるようにするために、光伝送に加えて電気信号の伝送を可能にすることが望ましい。
【０００３】
独国特許出願公開第１０２０１２１０９０８８号明細書には、例えば、車両における照明装置の一部として光ファイバ変換モジュールが記載されており、ここでは、光ファイバの折損を確認できるようにする導電性コーティングを備えた光ファイバを使用可能である。光ファイバの折損は、電流回路の遮断を引き起こし、このことは、電流不足または電流減少によって検知手段において確認可能であり、励起光源の停止のために利用される。
【０００４】
独国特許出願公開第１０２００６０２９２０３号明細書は、光導体を備えた発光装置に関する。光導体の被覆領域の表面には、導電接続部を設けることができ、この導電接続部は、被覆領域の周りに巻回されているかもしくは光導体を取り囲むように配置されており、したがって種々異なる箇所において光導体の発生し得る損傷もしくは折損を検出可能である。
【０００５】
米国特許第５１３５２９５号明細書には、圧電性および強誘電体性のチタン酸ジルコン酸鉛薄膜がコーティングされた光ファイバを使用する圧電式超音波装置が記載されている。ＰＺＴ薄膜は、ゾル・ゲル法によって化学的に作製される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の根底にある課題は、特に作製および品質に関して最適化されている電気導体層を備えた光導波体を提供することである。本発明の課題の一様相は、特に、光導波体において一般的なポリマ被覆の上に導電性コーティングを提供することであり、ここではポリマ被覆の一般に低い温度耐性に着目する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記の課題は、独立請求項の対象によって解決される。本発明の有利な発展形態は、従属請求項に規定されている。
【０００８】
ここでは、有機的な外側の被覆層を備えた光導波体を含む光・電気導体アセンブリが提供される。外側の被覆層には機能層系が配置されており、この機能層系は、基層領域と、この基層領域に被着された導電性導体層と、を有する。基層領域は、単独層から、または層の列から構成されていてよい。同様に導電性導体層は、単独層または層列から構成されていてよい。
【０００９】
これにより、光伝送に加えて、電気信号の付加的な伝送が可能になる。さらに、ファイバ折損制御またはファイバの損傷の検出が可能になる（安全機能）。さらに、例えばレーザ光が反射されて戻る場合に、ファイバに対する保護作用が可能になる。
【００１０】
外側の被覆層に機能層系が設けられている光導波体は、当業者に公知の種々異なる形態で構成可能である。一般に光導波体は、好適にはガラス、特に石英ガラスから成る少なくとも１つの光伝導性のコアを有し、このコアには電磁ビーム、特にレーザの電磁ビームを入力結合可能である。このコアは、外被によって直接に取り囲むことができ、この外被は、コアと外側の被覆層との間に設けられている。このような外被も同様に石英ガラスから成っていてよい。内側のコアは、外被よりも大きな屈折率を有する。コアは、好適には、１０〜６００μｍの直径を有し、外被は一般に、コア直径の１．１〜１．５倍に相当する直径を有し、被覆層の壁厚は、好ましくは１〜１００μｍの範囲にある。内側のコアが外側の被覆層によって直接に取り囲まれるように構成することも可能である。この場合、コアの屈折率は、被覆層の屈折率よりも大きい。
【００１１】
一実施形態では、機能層系が光伝導性のコアに直接に設けられているように構成することも可能である。したがってこの実施形態では、光導波体に外側の被覆層が含まれない。言い換えると、例えば純粋な石英ガラスファイバを設けることができ、この石英ガラスファイバには直接に機能層が被着され、特に、最後のポリマ層によって閉じることができる。
【００１２】
コアを取り囲み、糊としても構成可能な有機的な被覆層は、好適にはポリアミド（ＰＡ：Polyamid）、ポリイミド（ＰＩ：Polyimid）もしくはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ：Polymethylmethacrylat）、またはワックス、ワックスに類似した成分、またはアルキルシランを含むか、またはこれらの材料のうちの少なくとも１つから作製される。
【００１３】
本発明によれば、被覆層に設けられる機能層系は、導体層の下に設けられている基層領域を有する。基層領域は、酸化物、特にＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＨｆＯ２を有する、またはホウ化物、炭化物、窒化物、酸窒化物、炭窒化物を有する、または金属、特にＳｉ、Ｔｉ、ＭｏもしくはＣｒを有する、外側の被覆層に被着される層として、または外側の被覆層に被着されるこれらの層の列として構成可能である。言い換えると、外側の被覆層には、単独層を、または基層領域を形成する複数の層をコーティング可能である。このような層または層列は、さらに先で詳しく説明するように、例えば、コーティング法によって作製可能であるか作製されていてよい。基層領域は、特に、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＨｆＯ２などのような酸化物、ホウ化物、炭化物、窒化物、酸窒化物、炭窒化物、または例えばＳｉ、Ｔｉ、ＭｏもしくはＣｒのような金属をベースとする無機的な接着層として、単独層として、またはこれらの物質から成る層列として構成可能である。好ましい層系にはＴｉＯ２が含まれる。言い換えると、基層領域には、好ましくはＴｉＯ２が含有され、特に複数の層が含まれ、これら層のうちの少なくとも１つはＴｉＯ２を含有する。これらのコーティングは、特に、いわゆるスパッタリングターゲットのスパッタリングプロセスを用いて塗布可能であり、これらの材料は、金属ターゲットまたは部分的にセラミックのターゲットであってよい。ターゲットの純度は、一般に９９％またはそれより大に指定される。しかしながらより低い純度も可能である。この際、場合によっては、より大きな層厚が必要になる。
【００１４】
別の一実施形態によれば、基層領域は、少なくとも１つの表面特性が変化させられた、特に、表面エネルギが増大され、かつ／または酸素ラジカルの個数が増大された、外側の被覆層の表面層を含んでいてよい。さらに先で詳しく説明するように、被覆層のこのような表面の部分層は、例えば、被覆層の表面特性を変化させる化学的または物理的なプロセス、特にプラズマ処理（例えば低圧プラズマまたは大気プラズマ）、ＵＶ処理、アーク放電（コロナ）により、かつ／または例えば超音波浴におけるアルカリ洗浄を用いた化学処理、またはこれらの方法の組み合わせにより、作製可能であるかまたは作製されていてよい。言い換えると、基層領域または基層領域の最も下の層は、外側の被覆層の、外側表面を取り囲む半径方向部分によって形成可能である。すなわち基層領域は、例えば単独層から構成可能であり、この単独層は、表面特性に関し、光導波体の外側の被覆層をベースにして化学的または物理的なプロセスによって形成される。しかしながら基層領域は、層の列から構成することも可能であり、例えば、基層領域の最も下の層は、表面特性に関し、光導波体の外側の被覆層をベースにして化学的または物理的なプロセスによって形成され、最も下のこの層の上に別の複数の層が被着される。
【００１５】
したがって、基層領域が複数の層から成るように構成することも可能であり、最も下の層は、外側の被覆層の上記のような表面層として構成されており、基層領域の、その上にある少なくとも１つの別の層は、外側の被覆層に被着される層として構成されている。このような多層の基層領域は、例えば、最初に、例えばプラズマ処理、ＵＶ処理、アーク放電および／または化学処理を用いて、被覆層の少なくとも部分的な処理を行い、次に、コーティング法によって被覆層をコーティングすることよって作製可能であるかまたは作製されてよい。この処理により、特に一方では表面エネルギが増大され、他方では好適には酸素フリーラジカルが形成され、この酸素フリーラジカルによって後続のコーティングの良好な付着が保証される。この処理は、好ましくはファイバ表面において、すなわち被覆層を有する光導波体の表面において全面的に行われる。コーティング法によって被着されるこの層には、別の複数の層が被着可能である。
【００１６】
基層領域は、好適には５ｎｍ〜３０００ｎｍ、より好ましくは５ｎｍ〜１０００ｎｍ、特に好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有する。さらに、基層領域の複数の単独層はそれぞれ、５ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有していてよい。例えば、少なくとも２層の基層領域を構成可能であり、下の層は、外側の被覆層の表面層として構成され、その上には５ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さの層が被着される。層厚は、導体層の熱膨張係数との比較において、コーティングされる光導波体もしくはその外側のポリマ層の熱膨張係数に依存して決定可能である。
【００１７】
基層領域は、特に接着層として構成可能である。したがって基層領域と、それに被着される導体層との間では、外側の被覆層と、それに被着される同一の導体層との間に生じ得る接着力よりも大きな接着力が生じるように構成可能である。良好な接着力は、例えば、ＡＳＴＭ  Ｆ  ２２５２／Ｓｕｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ−Ｈａｒｔｍａｎｎ  ＰＶ  ０１によるいわゆるテープテスト（印刷インク接着剤）を満足できる場合に得られる。この際には接着テープが、コーティングされたファイバに被着され、定められた角度で均一に引き離される。引き離した後、接着テープにコーティングがなく、コーティングにおいて層間剥離がない場合、このテストに合格したとされる。接着力は、ＤＩＮ  ５８１９６−６  （１９９５−０７）による接着力テストによってチェックすることも可能である。言い換えると、導体層、特に導体層の最も下の層と、その下にある基層領域の最も上の層との間に、増大された接着力があり、この増大された接着力は、表面エネルギが増大された、かつ／または酸素ラジカルの個数が増大された、外側の被覆層の表面層として、またはコーティングによって被覆層に被着された層として構成可能である。基層領域が複数の層から構成されることも可能であり、この際には、最も下の層の上方に被着される少なくとも１つまたはそれぞれの層は、その下にある層において、この下にある層がさらにその下にある層において有し得る接着力よりも大きな接着力を有する。
【００１８】
さらに基層領域をバリア層として構成可能である。したがって基層領域、特に、外側の被覆層にコーティングによって被着された、基層領域の複数の層のうちの少なくとも１つは、ポリマ成分、例えば、酸および／または酸素ならびに特に酸性またはアルカリ性溶液のイオンの導体層への侵入拡散が阻止されるかまたはブロックされるように構成可能である。したがって基層領域により、導体層の下の表面への、例えば酸、酸素の浸透を、または空気の別の成分の浸透も遅らせるかまたは阻止することができる。特に、医薬製品を処理する際には、アルカリ性洗浄剤もしくは消毒薬を使用可能である（例えば約１１のｐｈ値を有するＮＥＯＤＩＳＨＥＲ）。さらに洗浄剤の次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）、漂白剤または消毒剤も使用可能である。
【００１９】
基層領域は好適には、被覆層の熱膨張率と、導体層の熱膨張率との間にある熱膨張率を有する。例えば１５×Ｅ−６  １／Ｋを上回る範囲になり得る、被覆層のあらかじめ定められた熱膨張率（ＣＴＥ）では、基層の特性は、使用される導体層に依存して選択可能である。例えば、一般に５〜６×Ｅ−６  １／ＫのＣＴＥを有するモリブデンコーティングを導体層として使用する場合、より高いＣＴＥを有する基層領域を選択可能である。この場合、例として、７〜８×Ｅ−６  １／ＫのＣＴＥを有するＴｉＯ２コーティングが考えられる。好適には、被覆層の熱膨張率が、基層領域の熱膨張率よりも大きくなるように構成可能である。さらに、基層領域の熱膨張率が、導体層の熱膨張率以上になるように構成可能である。多層の基層領域では、このことは少なくともその複数の層のうちの１つに当てはまる。さらに、基層領域が、層の列に対応して増大または減少する熱膨張率をそれぞれ有する、層の列を含むように構成可能である。組成の準連続的な変化によって、熱膨張率（ＣＴＥ）のグラジエントを実現することも可能である。基層領域の材料の選択は、導体層の熱膨張率との比較において、コーティングされる光導波体の、もしくはその外側のポリマ層の熱膨張率に依存して決定可能である。
【００２０】
基層領域に被着される導体層には、好適には、チタン、（場合によっては真性伝導率を増大させるｎ伝導型またはｐ伝導型のドーパントを有する）ケイ素、アルミニウム、金、銀、モリブデン、タングステンまたはジルコニウム、特に、これらの物質のうちの１つとＮｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｓｎ、Ｇｅとの合金を有する層、またはこれらの層の列が含まれる。特に好ましいことが判明しているのは、ＴｉおよびＭｏである。したがって、例えばモリブデンを有するかまたはモリブデンから成る層は特に好ましい。言い換えると導体層は、単独層から構成するかまたは層列から構成することが可能であり、少なくとも１つの層は、チタン、（ドーピングされた）ケイ素、アルミニウム、金、銀、モリブデン、タングステン、ジルコニウムから成るか、または上で挙げられた導電性物質のうちの少なくとも１つから成る合金、Ｎｉおよびそれらの合金、Ｚｎ、Ｙ、Ｓｎ、Ｇｅである。このような層または層列は、さらに先で詳しく説明するように、例えば、コーティング法によって作製可能であるかまたは作製されていてよい。
【００２１】
基層領域に被着される導体層はさらに、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＩＴＯを含むかまたはこれらから構成することも可能であるが、医療技術分野では、場合によって生体適合性および細胞毒性（ＩＳＯ  １０９９３−５：２００９）の要求に注意しなければならない。
【００２２】
導体層は、好適には５ｎｍ〜６０００ｎｍ、より好ましくは５ｎｍ〜２０００ｎｍ、特に好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さを有する。さらに、導体層の複数の層の少なくとも１つまたはそれぞれの層は、５ｎｍ〜２０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さを有していてよい。層厚は、達成される電気抵抗もしくはシート抵抗に依存して決定可能であり、シート抵抗は、特定の層厚範囲内で導体層の層厚に逆比例する。少なくとも５ｎｍの層厚は、島が形成される危険性（部分的にのみコーティングされる）が回避され、したがって閉じた層が得られるという利点を有する。島が形成される場合、導電性の「島」の周りの孤立する複数の領域によって均一な導電性が得られない。しかしながら場合によっては、少なくとも３ｎｍの層厚が十分であることもある。
【００２３】
導体層は、好適には０．０１〜１０００、好ましくは０．０１〜１００、特に好ましくは０．０１〜５０オーム／スクウェア（単位オーム／スクウェアは、単位オームに対応する）を有する。シート抵抗とは、比抵抗を層厚によって除算したものと理解される。比抵抗については、例えばＴｉ：８Ｅ−５オームセンチメートル、Ｓｉ：２オームセンチメートル、Ａｕ：６Ｅ−８オームセンチメートル、Ａｇ：１Ｅ−５オームセンチメートル、Ｍｏ：４．９Ｅ−５オームセンチメートルが成り立つ。薄い２００ｎｍのＴｉコーティングは、３．９オーム／スクウェアのシート抵抗を示す。ここから７．８Ｅ−５オームセンチメートルの比抵抗が得られる。
【００２４】
基層領域および導体層を除けば、機能層系はさらに、導体層に被着されるバリア層（パッシベーション層）を含むことができ、このバリア層は、単独層または層の列から構成可能である。バリア層は、酸素および／または酸／塩基の、特に酸性またはアルカリ性溶液のイオンの導体層への侵入拡散を阻止するかまたはブロックするように構成されている。特に、医薬製品を処理する際には往々にして、アルカリ性洗浄剤が使用される（例えば約１１のｐｈ値を有するＮＥＯＤＩＳＨＥＲ）。また洗浄剤の次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）、漂白剤または消毒剤も使用可能である。したがってバリア層により、導体層の上側の表面への、例えば酸、酸素の浸透、または空気の別の成分の浸透も遅くするか阻止することができる。さらにバリアコーティングは、導体層またはファイバへの機械的な作用を減らすことができ、したがって機械的な保護膜を形成することが可能である。したがって、対応する基層領域との組み合わせにおいて導体層は、両面において不所望の拡散から保護されることが可能である。したがって一実施形態は、光・電気導体アセンブリに関し、この光・電気導体アセンブリは、
・有機的な外側の被覆層を備えた光導波体と、
・光導波体の外側の被覆層に設けられた機能層系と、を有し、この機能層系は、
・少なくとも１つの表面特性が変更された外側の被覆層の表面層によって形成されるかまたはこれを含む、単独層または層の列から構成された基層領域と、
・単独層または層の列から構成された、基層領域に被着された導電性導体層と、
・単独層または層の列から構成された、導体層に被着されたバリア層と、を有し、バリア層は、酸素および／または酸性もしくはアルカリ性溶液のイオンの導体層への侵入拡散を阻止するように構成されており、
かつ／または機能層系は、ポリマ成分、酸素および／または酸性もしくはアルカリ性溶液のイオンが導体層に侵入拡散するのを阻止するように構成されている、基層領域に含まれている層を有する。
【００２５】
したがって一実施形態は、導体層に被着されたバリア層および／または基層領域に含まれたバリア層を有し、これらのバリア層はそれぞれ、特に、酸素、酸性もしくはアルカリ性溶液のイオンの、かつ／またはポリマ成分の導体層への侵入拡散を阻止するように構成されている。
【００２６】
好適には、バリア層またはバリア層の複数の層のうちの少なくとも１つは、検査規格ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  １４５７７−４：２００７−８にしたがい、少なくとも８００ＨＶ、好適には少なくとも１２００ＨＶ、特に好ましくは少なくとも２０００ＨＶの硬さを有する。したがってバリア層は、導体層用の、特に金属層用の機械的保護層としても、かつ／または光導波体もしくは被覆層用の保護（緩衝材）としても構成可能である。特に、例えば炭化物、または例えばＡｌＮ：約２０００までのＨＶ、Ｓｉ３Ｎ４：約２５００までのＨＶのような高い硬さに起因して、窒化物から成る硬質材料によって保護が行われる。
【００２７】
バリア層には、好適には、窒化物、特にＳｉ３Ｎ４、ＢＮ、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＡｌＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮまたはこれらの物質の合金を有するか、または酸化物、特にＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙの酸化物を有するか、またはこれらの物質のうちの少なくとも１つから成る３成分系を有するか、または炭化物、ホウ化物、酸窒化物、炭窒化物を有する、導体層に被着された層が含まれるか、または導体層に被着されたこれらのような層の列が含まれる。特に適切であることが判明したのは、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４またはＳｉＯ２を有する層である。上で挙げられたＣＴＥ関係により、導体層には類似のＣＴＥを有するバリアコーティングが好ましく使用可能である。言い換えると、バリア層の熱膨張率は、導体層の熱膨張率の０．５〜２倍、好ましくは０．７５倍〜１．２５倍に対応してよい。さらにバリア層は、単独層または層列からも構成可能である。好適にはバリア層の少なくとも１つの層は、窒化物、例えばＳｉ３Ｎ４、ＢＮ、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＡｌＳｉＮ、または挙げられた窒化物から成る合金から構成される。このような層は、特に大気酸素の拡散を阻止するのに適しており、さらにこの層が比較的硬いという利点を有する。さらに、好適には少なくとも１つの層、特に別の１つの層は、酸化物、特にＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂの酸化物から、またはこれらの物質うちの少なくとも１つから成る３成分系から構成される。このような層は、特に、酸に対して良好なバリアを形成する。複数の層のうちの１つ、好適には別の１つの層に対し、炭化物、ホウ化物、酸窒化物、炭窒化物を使用可能である。さらにバリア層および／またはバリア層の複数の層のうちの１つに対し、基層領域にも利用可能な材料も基本的には使用可能であり、これらの材料は、特に、化学的もしくは雰囲気的な要求に応じて、このような光・電気導体アセンブリ／ファイバ向け、もしくはこのような光・電気導体アセンブリ／ファイバを有する構成部材向けに構成される。層または層列は、例えば、さらに先で詳しく説明するようにコーティング法によって作製可能であるかまたは作製されていてよい。
【００２８】
基層領域、導体層および／または場合によって設けられるバリア層は、少なくとも部分的または領域的に光導波体の軸方向に延在している。
【００２９】
基層領域は、特に基層領域が被覆層の表面の部分層として構成される場合、非晶質構造を有していてよい。基層領域は、特に、コーティングによって被着される層をこの基層領域が含む場合には、結晶または多結晶の構造を有していてもよい。導体層および／または場合によっては設けられるバリア層も同様に、結晶または多結晶の構造を有していてよく、または場合によって非晶質構造を有していてもよい。特に良好な拡散バリアを保証するために、基層領域およびバリア層に対しては非晶質層が好ましい。非晶質の拡散バリアの典型的な例として、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＳｉＯｘまたはＢＮを挙げることができ、結晶質のバリア層の典型的な例として、アナターゼ型またはルチル型ＴｉＯ２、γ−Ａｌ２Ｏ３または結晶質のＡｌＮを挙げることができる。しかしながら、特に非晶質および結晶質から成る混合相も挙げることができる。
【００３０】
説明された光・電気導体アセンブリは、少なくとも部分的または領域的にチュービングをさらに有することができ、すなわち最終的な外側被覆によって取り囲まれることが可能であり、この最終的な外側被覆は、固定してまたは固定されずに取り囲むように構成可能である。光・電気導体アセンブリの遠位側の部分は、ストリップされるかまたは残存されように構成可能である。したがってチュービングは、大部分において光・電気導体アセンブリに沿って延在していてよいが、光・電気導体アセンブリの一部分、特にこのアセンブリの端部はチュービングを有しない。
【００３１】
本発明により、さらに光・電気導体アセンブリを作製する方法が提供され、ここでは外側の被覆層を有する光導波体を準備し、光導波体の被覆層に機能層系をコーティングする。機能層系のコーティングでは、最初に、単独層または層の列から構成される基層領域を形成し、次に、単独層または層の列から構成される導電性導体層を（基層領域に）被着する。
【００３２】
基層領域の形成には、第１に、少なくとも１つの表面特性が変化させられた、特に表面エネルギを増大させられ、かつ／または酸素ラジカルの個数を増大させられた表面層を形成するために、かつ／または残滓を除去するために、光導波体の被覆層を前処理することが含まれていてよい。基層領域の形成には、第２に、層または層の列を（外側の被覆層に）被着することが含まれていてよく、特に陰極スパッタリング、高周波スパッタリング、反応性スパッタリングおよび／またはマグネトロンスパッタリングが使用される。陰極スパッタリングに加えて別のコーティング法、特に真空法（例えば蒸着、化学気相成長（ＣＶＤ、例えばＰＥＣＶＤ、特にＰＩＣＶＤ））も使用可能である。基層領域の１つまたは複数の層を被着する別のコーティング法としてさらに、例えばディップコーティングまたはスプレコーティングのような液相からの方法も可能である。この際には摩擦係数の低減のような別の複数の機能を一緒に持たせることが可能である。
【００３３】
基層領域または例えば基層領域の最も下の層を形成するための被覆層の前処理は、被覆層の表面特性を変化させる化学的または物理的なプロセスを用いて行うことができる。被覆層、すなわちコーティングされる表面を前処理することにより、良好な層付着が可能になる。特に、プラズマ前処理（低圧プラズマまたは大気プラズマ）、アーク放電（コロナ）により、かつ／または例えば超音波浴におけるアルカリ洗浄を用いた化学的な前処理により、少なくとも一時的に高い表面エネルギを形成することができ、これにより、付着を格段に改善することができる。さらにプラズマによって脂肪、オイルまたは類似の残滓を除去することができ、付加的に酸素ラジカルを活性化可能である。しかしながら複数の前処理法を組み合わせることも可能である。
【００３４】
ここでは、光導波体の被覆層を上で説明したように前処理することにより、最初に、基層領域の下の層を形成し、次に、この下の層に、基層領域の少なくとも１つの別の層を被着するように構成することも可能であり、ここでは特に上で挙げられたスパッタリング法（または別のコーティング法）が使用される。特に基層領域は、光・電気導体アセンブリに関連して説明したような方法ステップによって形成可能である。
【００３５】
方法の一変形形態は、例えば、光・電気導体アセンブリを作製する方法に関し、この方法では、
・外側の被覆層を有する光導波体を準備し、
・光導波体の被覆層に機能層系をコーティングし、このコーティングでは、
・少なくとも１つの表面特性が変更された、被覆層の表面層を形成するために被覆層を前処理することを含めて、単独層または層の列から構成される基層領域を形成し、
・単独層または層の列から構成される導電性導体層を前記基層領域に被着し、
・単独層または層の列から構成されるバリア層を前記導体層に被着し、ここでバリア層は、酸素および／または酸性もしくはアルカリ性溶液のイオンが前記導体層に侵入拡散することを阻止するために構成されており、かつ／または
酸素および／または酸性もしくはアルカリ性溶液のイオンが前記導体層に侵入拡散することを阻止するために、前記基層領域に含まれる層を構成する。
【００３６】
したがって方法の一変形形態は、バリア層を含む基層領域を形成すること、および／または導体層にバリア層を被着することに関し、バリア層はそれぞれ、特に、酸素、酸性もしくはアルカリ性溶液のイオンの、かつ／またはポリマ成分の導体層への侵入拡散を阻止するように構成されている。
【００３７】
基層領域への導電性導体層の被着も同様に、好適には陰極スパッタリング、高周波スパッタリング、反応性スパッタリングおよび／またはマグネトロンスパッタリングを用いて行われる。ここでも陰極スパッタリングに加えて別のコーティング法、特に真空法（例えば蒸着、化学気相成長（ＣＶＤ、例えばＰＥＣＶＤ、特にＰＩＣＶＤ））も使用可能である。この方法ステップにより、特に導体層は、光・電気導体アセンブリに関連して説明したように基層領域に被着可能である。
【００３８】
被覆層に機能層系をコーティングすることにさらに含まれ得るのは、導体層にバリア層（パッシベーション層）を被着することであり、バリア層は、単独層として、または層の列として被着することができ、このためにはそれぞれ特に、ここでも陰極スパッタリング、高周波スパッタリング、反応性スパッタリングおよび／またはマグネトロンスパッタリング（または例えば上で挙げられた真空法、または例えばディップコーティングもしくはスプレコーティングのような液相からの上で挙げられた方法などの別のコーティング法）を使用可能である。バリア層は、摩擦係数の低減にも使用可能である。この方法ステップにより、特にバリア層は、光・電気導体アセンブリに関連して説明したように導体層に被着可能である。
【００３９】
基層領域の層、導体層および／またはバリア層の層を被着可能な上で挙げられたコーティング法、特に陰極スパッタリング法は、好適には５０℃を下回る温度で行われる。この比較的低い温度は、特に、外側のポリマ層を光導波体にコーティングできるという利点を有する。
【００４０】
好ましくは、少なくとも２つの層の上記の形成および／または被着を真空においてかつ真空破壊することなく行う。したがって例えば、真空において、最初に、基層領域を形成し、次に、同じ真空において導体層を被着可能である。さらに、次に、同じ真空においてさらにバリア層を被着可能である。
【００４１】
本発明はさらに、上で説明したような光・電気導体アセンブリを含む医療技術装置、特に歯科治療のための特に内視鏡に関する。このような医療技術装置は、例えば、例えば石英ファイバの光導波体を含む光・電気導体アセンブリを備えた医療技術ファイバ構成部材として構成可能であり、ここでは光導波体に機能層系がコーティングされている。このような装置は、例えば、内視鏡的な応用または歯科分野（歯科治療）における応用に対して構成可能である。
【００４２】
本発明はさらに、上で説明したような光・電気導体アセンブリを含む、工業技術装置、特に容器またはバイオリアクタ用の、特に充填レベル監視のための装置に関する。このような工業技術装置は、例えば、工業における応用に対し、例えば、容器、バイオリアクタにおける充填レベルセンサまたは安全監視に対して設けることが可能である。ここでは、特に、ファイバが媒体に浸されたか否かに応じてインピーダンス変化を検出可能でありかつ評価可能である充填レベル監視が可能になる。さらに、ファイバが周囲の媒体にどのくらい浸されたかに応じてインピーダンス変化を検出可能でありかつ評価可能な浸入深さの測定が可能になる。
【００４３】
最後に本発明は、工業技術的な応用、特に充填レベル監視または安全監視のための応用に対する、上で説明した光・電気導体アセンブリの使用に関する。本発明はさらに、周囲の媒体における導体層のインピーダンスを測定することにより、媒体への光・電気導体アセンブリの浸入深さを測定するための、上で説明した光・電気導体アセンブリの使用に関する。導体層のインピーダンスは、周囲の媒体に関連して変化する。ここでは、実効抵抗およびリアクタンスが加算される。
【００４４】
以下では図面に基づいて、光・電気導体アセンブリの実施例を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】光伝導性のコア（１１）と、外被（１２）と、被覆層（１３）と、機能層系（２０）と、を有する光・電気導体アセンブリ（１）の断面図である。
【図２】光伝導性のコア（１１）と、被覆層（１３）と、機能層系（２０）と、を有する光・電気導体アセンブリ（１）の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
図１には、光導波体１０を有する光・電気導体アセンブリ１が示されている。光導波体１０は、石英ガラスから成るコア１１（Core）と、ここでは同様に石英ガラスから成る外被１２（クラッディング：Cladding）と、を有する。コア１１の屈折率ｎ１は、外被１２の屈折率ｎ２よりも大きい。付加的にかつ特に機械的な保護として、ポリマ層／ポリマ被覆として構成された被覆層１３（緩衝材）が設けられている。被覆層１３には、このような導波体に一般的であるようにポリイミド、ＰＭＭＡまたはポリアミドが含まれているか、または被覆層１３は、これらの材料のうちの少なくとも１つから構成されている。
【００４７】
光・電気導体アセンブリ１は、被覆層１３の上に機能層系２０を有し、機能層系２０は、この実施例において、被覆層１３のすぐ上にありかつ接着層として構成されている基層領域２１と、導体層２２と、外側のバリア層（パッシベーション層）２３と、から構成されている。外側の被覆層１３の上の機能層系２０は、陰極スパッタリングまたは別の真空法（例えば蒸着）によって作製可能である。
【００４８】
図２には光導波体１０を備えた光・電気導体アセンブリ１が示されており、この場合には光導波体１０は、コア１１と、コア１１を直接に取り囲む被覆層１３と、を有する。コア１１の屈折率ｎ１は、この場合、被覆層１３の屈折率ｎ２よりもわずかに大きい。したがって被覆層１３により、コア１１との境界層において全反射が可能になり、ひいては光伝導が可能になる。同時に被覆層１３は、機械的な保護層として機能可能である。
【００４９】
さらに光・電気導体アセンブリ１は、図１の場合と同じように構成可能でありかつ作製可能な機能層系２０を有する。
【００５０】
すでに説明したように機能層系２０には、複数の単独層が含まれていてよい。これらの単独層はここでは、接着層として構成された基層領域２１、実際の導体層２２および選択的なバリア層（パッシベーション層）２３である。このような光・電気導体アセンブリの作製については、真空プロセスを中断することなく１つのバッチサイクルにおいてすべての層列を順次に実現することができ、これにより、このような光・電気導体アセンブリ１を備えた複数の構成部材をコスト的に有利に並行してコーティングすることも可能である。
【００５１】
以下では、光・電気導体アセンブリの作製の別の複数の実施例を説明する。
【００５２】
実施例１：直径１５０μｍのコア１１を有する、石英ファイバとして構成された光導波体１０と、直径１８０μｍの外被１２と、ポリイミドから成るポリマ層として構成された被覆層１３と、を有し、全体として約２１０μｍの光導波体１０の外側の直径を有する光・電気導体アセンブリ１。
【００５３】
ここでは、被覆層に前処理を行うことによって基層領域を形成した。ここでは、アルカリ性洗浄剤、中性洗浄剤および赤外線乾燥による超音波洗浄を使用した。
【００５４】
ここでは、直流マグネトロンスパッタリングを用いて作製した厚さ１５ｎｍのチタンコーティングから構成される導体層を被着した。１Ｅ−２  ｍｂａｒを下回る加工圧力において真空状態でこのコーティングを行った。９９％の純度でスパッタリングターゲットを選択した。基板とターゲットとの間の最小間隔を５ｃｍで選択し、光導波体をプラズマに突き出させた。
【００５５】
シート抵抗を特定する４点測定装置を用いて、１０オーム／スクウェアの値が測定された（単位オーム／スクウェアは単位オームに対応する）。これは１．５Ｅ−５オームセンチメートルの比抵抗に対応する。層系の接着力は、ＤＩＮ  ５８１９６−６（１９９５−０７）による接着力テストによってチェックされた。この際には、光導波体からの機能層系の剥離は生じることはなかった。
【００５６】
実施例２：ポリイミドから成る被覆層を備え、石英ファイバとして構成された光導波体を、コロナ放電の形態の大気プラズマを用いて洗浄して事前活性化した。引き続いて、反応性中波プラズマを用いて、ケイ素酸化物のコーティングを行った。このコーティングには、真空破壊なしに、層厚２４ｎｍの導電性モリブデンコーティングを行った。引き続いて真空破壊なしに、反応性マグネトロンスパッタリングを用い、層厚１００ｎｍのケイ素窒化物コーティングでこの層をパッシベーション化した。
【００５７】
引き続いてのシート抵抗検査では、誘導式測定法、うず電流測定装置を用いて、５オーム／スクウェアのシート抵抗が特定された。上述の接着力テストでは、層間剥離は確認されることはなかった。
【００５８】
実施例３：ポリイミドから成る被覆層を備え、石英ファイバとして構成された光導波体を、実施例１にしたがい、超音波洗浄を用いて洗浄する。被覆層に直接に被着された導体層は、１０オーム／スクウェアのシート抵抗のモリブデンを有する。モリブデンコーティングを保護するために、選択的にＴｉＯ２から成るバリアコーティングのコーティングを行う。２つのコーティングは、真空における１つのマグネトロンスパッタリングプロセスにおいて作製され、光導波体は、プラズマに突き出ており、したがってほぼ均一なコーティングが形成される。このコーティングは、モリブデンコーティングの場合には純度３Ｎの金属製スパッタリングターゲットによって、ＴｉＯ２コーティングの場合には酸素を添加して金属製のターゲットまたは部分的にセラミック製のターゲットによって行われる。ＴｉＯ２コーティングは、この場合に部分的に非晶質型かつ部分的にアナターゼ型で構成されている。光導波体の長さにわたって質量２２．５ｇのアルミニウム試験体が引っ張られる、引き続いての機械的な負荷テストでは、光学顕微鏡を用いた撮影により、１００倍までの拡大率では、金属製のコーティングの擦り傷または層間剥離は示されない。
【００５９】
実施例４：別の一実施例では、ポリイミドから成る被覆層を備え、石英ファイバとして構成された光導波体を、湿式化学洗浄を用いて前処理する。次に、酸素およびアルゴンを添加して基層領域の層の被着も導体層の被着も行う。被覆層と導体層との間の良好な接着を保証するために、これらの間にＴｉＯ２から成る接着層を構成する。ここではその作製のために、酸素およびアルゴンから成る全流量に対する酸素の割合は０．４未満である。引き続いて導電性コーティングとして、１オーム／スクウェアのシート抵抗の金属製のチタンコーティングをコーティングする。ここではその作製のために、酸素およびアルゴンから成る全流量に対する酸素の割合は０．１未満である。付加的なパッシベーションとして別のＴｉＯ２コーティングを塗布する。ここではその作製のために、酸素およびアルゴンから成る全流量に対する酸素の割合は０．７未満である。
【００６０】
全流量に対する酸素の割合（上に挙げた例示的な割合を参照されたい）は、ＴｉＯ２層の金属特性または誘電特性に結果がどのくらい接近しているかを表している。
【００６１】
上で説明した実施形態は例示的なものであると理解すべきであり、本発明がこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲の保護範囲を逸脱することなく、多様に変更できることは当業者には明らかである。さらに光・電気導体アセンブリの特徴的構成は、光・電気導体アセンブリを作製する方法についての特徴的構成としても相応に開示されており、またこの逆も成り立つものである。複数の特徴的構成は、これらが明細書、特許請求の範囲、図面または他の仕方で開示されているか否かには関わりなく、本発明の複数の構成部分を個別にも規定するものであり、このことは、これらの特徴的構成が、他の特徴的構成と共に説明されている場合であっても当てはまるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１  光・電気導体アセンブリ
１０  光導波体
１１  光伝導性のコア
１２  外被
１３  有機的な被覆層
２０  機能層系
２１  基層領域
２２  導体層
２３  バリア層
【図１】
2021533402.tif 000003
【図２】
2021533402.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月11日(2020.5.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
米国特許第５１３５２９５号明細書には、圧電性および強誘電体性のチタン酸ジルコン酸鉛薄膜がコーティングされた光ファイバを使用する圧電式超音波装置が記載されている。ＰＺＴ薄膜は、ゾル・ゲル法によって化学的に作製される。
米国特許第５４９７４４２号明細書は、ファイバコアおよびファイバコアを取り囲むファイバ被覆を備えたガラスファイバを有する高出力レーザ伝送用光ファイバに関する。ポリマから成る中間層は、ファイバ被覆の上に配置されており、金属製の薄膜コーティングが、中間層の上に配置されており、被覆コーティングは、外側被覆により、機械的に誘導される損傷に対して保護される。
米国特許出願公開第２０１７／０２７６８６９号明細書には、金属化およびポリマコーティングされた光ファイバが記載されており、この光ファイバは、熱伝導のために構成されている。例示的な金属化およびポリマコーティングされた光ファイバには、薄いクロム層が含まれており、このクロム層は、低温において真空中でポリマ被覆に被着され、次により厚い銅層がメッキされる。動作時には銅層により、ヒートシンクを介してファイバコアおよび被覆から熱が排出される。
国際公開第２０１６／０１９５７８号は、ガラスコア層と、ガラスコア層の外面を取り囲むガラス被覆と、被覆の上に配置されたポリマコーティングと、ポリマコーティングの上の金属コーティングとを備えた、損失が少なくかつ高温耐性の光ファイバに関する。択一的には接着層が、ポリマコーティングと金属コーティングとの間に配置されており、これにより、金属コーティングはポリマコーティングにより強固に接合される。
特開昭５７−１２４３０３号公報には、水および水分に対する耐性を得るために、外側面の上の電気導体層と、導体層の外側面の上の金属コーティングと、を有する光ファイバが示されている。
国際公開第９４０２２０３９号には、複合型の光ファイバ／電気同軸信号ケーブルが記載されており、この光ファイバ／電気同軸信号ケーブルでは、絶縁部、シールド部、強化要素および外側被覆から成る一般的な層内で、緩衝されかつ被覆された光ファイバが、電気信号導体の束によって取り囲まれている。
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月13日(2020.8.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光・電気導体アセンブリ（１）であって、前記光・電気導体アセンブリ（１）は、
・有機的な外側の被覆層（１３）を備えた光導波体（１０）と、
・前記光導波体（１０）の外側の前記被覆層（１３）の上に設けられた機能層系（２０）と、
を有し、前記機能層系（２０）は、
・少なくとも１つの表面特性が変更された外側の前記被覆層の表面層によって形成されるかまたは前記表面層を含む、単独層または層の列から構成された基層領域（２１）と、
・単独層または層の列から構成された、前記基層領域（２１）に被着された導電性の導体層（２２）と、
・前記導体層（２２）に被着された、単独層または層の列から構成されたバリア層（２３）と、
を有し、前記バリア層（２３）は、窒化物、酸化物、炭化物、ホウ化物、酸窒化物または炭窒化物を有する層を含み、前記バリア層（２３）は、酸素および／または酸性もしくはアルカリ性溶液のイオンの前記導体層（２２）への侵入拡散を阻止するように構成されている、
光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項２】
前記光導波体（１０）は、
・光伝導性のコア（１１）と、
・好適には、前記コア（１１）を取り囲みかつ前記コア（１１）と外側の前記被覆層（１３）との間に配置された外被（１２）と、
を有し、
・光伝導性の前記コア（１１）は、外側の前記被覆層（１３）が有する屈折率よりも大きく、かつ／または、前記外被（１２）が有する屈折率よりも大きな屈折率を有する、
請求項１記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項３】
有機的な前記被覆層（１３）は、ポリアミド（ＰＡ：Polyamid）、ポリイミド（ＰＩ：Polyimid）もしくはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ：Polymethylmethacrylat）、またはワックス、ワックスに類似した成分、または、アルキルシランを含む、
請求項１または２記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項４】
前記基層領域（２１）は、
・酸化物、特にＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＨｆＯ２を有する、またはホウ化物、炭化物、窒化物、酸窒化物、炭窒化物を有する、または金属、特にＳｉ、Ｔｉ、ＭｏもしくはＣｒを有する、外側の前記被覆層（１３）に被着される層、
・または外側の前記被覆層（１３）に被着される前記層の列、
を有する、
請求項１から３までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項５】
少なくとも１つの表面特性が変化させられた、外側の前記被覆層（１３）の前記表面層は、表面エネルギが増大され、かつ／または、酸素ラジカルの個数が増大された表面層として構成されており、特に、外側の前記被覆層（１３）の少なくとも１つの表面特性を変化させる化学的かつ／または物理的なプロセスを用いて作製されているかまたは作製可能である、
請求項１から４までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項６】
前記基層領域は、５ｎｍ〜３０００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜１０００ｎｍ、特に好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有し、かつ／または、前記基層領域の複数の前記単独層は、それぞれ、５ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有する、
請求項１から５までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項７】
前記基層領域（２１）と前記基層領域（２１）に被着される前記導体層（２２）との間では、外側の前記被覆層（１３）と前記被覆層（１３）に被着される同一の導体層（２２）との間に生じ得る接着力よりも大きな接着力が生じる、
請求項１から６までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項８】
外側の前記被覆層（１３）に被着される、前記基層領域（２１）の複数の前記層のうちの少なくとも１つは、酸素および／または酸性もしくはアルカリ性溶液のイオンの前記導体層（２２）への侵入拡散を阻止するように構成されている、
請求項１から７までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項９】
前記基層領域（２１）は、前記被覆層（１３）が有する熱膨張率と前記導体層（２２）が有する熱膨張率との間にある熱膨張率を有する、
請求項１から８までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項１０】
前記基層領域は、層の列に対応して増大または減少する熱膨張率をそれぞれ有する、層の列を含む、
請求項１から９までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項１１】
前記導体層（２２）には、
・チタン、ケイ素、アルミニウム、金、銀、モリブデン、タングステンまたはジルコニウム、特に、前記物質のうちの１つとＮｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｓｎ、Ｇｅとの合金を有する、前記基層領域（２１）に被着される層、
・または前記基層領域（２１）に被着される、前記層の列、
が含まれる、
請求項１から１０までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項１２】
前記導体層（２２）は、５ｎｍ〜６０００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜２０００ｎｍ、特に好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さを有し、かつ／または、前記導体層の個別の層は、それぞれ、５ｎｍ〜２０００ｎｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの厚さを有する、
請求項１から１１までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項１３】
前記導体層（２２）は、０．０１〜１０００オーム／スクウェア、好ましくは０．０１〜１００オーム／スクウェア、特に好ましくは０．０１〜５０オーム／スクウェアのシート抵抗を有する、
請求項１から１２までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項１４】
前記バリア層（２３）の、前記導体層（２２）に被着される複数の前記層のうちの少なくとも１つは、検査規格ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  １４５７７−４：２００７−８にしたがい、少なくとも８００ＨＶ、好適には少なくとも１２００ＨＶ、特に好ましくは少なくとも２０００ＨＶの硬さを有する、
請求項１から１３までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項１５】
前記バリア層（２３）は、
・窒化物、すなわちＳｉ３Ｎ４、ＢＮ、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＡｌＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＡｌＯＮまたは前記物質の合金を有するか、または酸化物、すなわちＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｙの酸化物、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２を有するか、または前記物質のうちの少なくとも１つから成る３成分系を有する、前記導体層（２２）に被着された層、
・または前記導体層（２２）に被着された前記層の列、
を有する、
請求項１から１４までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）。
【請求項１６】
光・電気導体アセンブリ（１）を作製する方法において、前記方法では、
・外側の被覆層（１３）を有する光導波体（１０）を準備し、
・前記光導波体の前記被覆層（１３）に機能層系（２０）をコーティングし、前記コーティングでは、
・少なくとも１つの表面特性が変更された、前記被覆層（１３）の表面層を形成するために、前記被覆層（１３）を前処理することを含めて、単独層または層の列から構成される基層領域（２１）を形成し、
・単独層または層の列から構成される導電性の導体層（２２）を前記基層領域に被着し、
・単独層または層の列から構成され、窒化物、酸化物、炭化物、ホウ化物、酸窒化物または炭窒化物を有する層を含むバリア層（２３）を前記導体層（２２）に被着し、前記バリア層（２３）は、酸素および／または酸性もしくはアルカリ性溶液のイオンの前記導体層（２２）への侵入拡散を阻止するように構成されている、
方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの表面特性が変化させられた表面層を形成するために、表面エネルギが増大させられ、かつ／または酸素ラジカルの個数を増大させられた表面層を形成するために、かつ／または残滓を除去するために、特に、前記被覆層（１３）の前記表面特性を変化させる化学的または物理的なプロセスを用いた、前記光導波体（１０）の前記被覆層（１３）の前記前処理が構成されている、
請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記基層領域（２１）の前記形成では、
・特に陰極スパッタリング、高周波スパッタリング、反応性スパッタリングおよび／またはマグネトロンスパッタリングを用いて、層または層の列を外側の前記被覆層（１３）に被着する、
請求項１６または１７記載の方法。
【請求項１９】
陰極スパッタリング、高周波スパッタリング、反応性スパッタリングおよび／またはマグネトロンスパッタリングを用いて、前記導体層（２２）を被着する、
請求項１６から１８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
陰極スパッタリング、高周波スパッタリング、反応性スパッタリングおよび／またはマグネトロンスパッタリングを用いて、前記バリア層（２３）を被着する、
請求項１６から１９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも２つの層の前記形成および／または前記被着を真空においてかつ真空破壊することなく行う、
請求項１６から２０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
酸素およびアルゴンを添加して１つまたは複数の層の前記被着を行い、酸素およびアルゴンの全流量に対する酸素の割合により、それぞれの前記層の金属特性もしくは誘電特性に影響を及ぼす、
請求項１６から２１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
請求項１から１５までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）を含む、特に歯科治療、組織治療および／または組織刺激のための医療技術装置。
【請求項２４】
請求項１から１５までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリ（１）を含む、工業技術装置、特に容器またはバイオリアクタ用の、特に充填レベル監視のための装置。
【請求項２５】
周囲の媒体における前記導体層（２２）のインピーダンスを測定することにより、前記媒体への前記光・電気導体アセンブリ（１）の浸入深さを測定するための、
請求項１から１５までのいずれか１項記載の光・電気導体アセンブリまたは請求項２３または２４記載の装置の使用方法。
【国際調査報告】
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