本发明通常涉及一种光学部件，其中，作为光学部件尤其是要理解为是那些具有与电磁辐射优选有选择性地相互作用的材料的部件，使得例如根据预先给定的规格来产生电磁辐射，或者过滤电磁辐射，以便例如仅让特定的、优选部分的电磁辐射通过所述滤波器，或者例如在其传播方向、强度方面和/或在其分布方面、例如在如由于聚焦或散焦引起的空间分布方面改变电磁辐射。本发明尤其是涉及那些特征在于相对于劣化、例如削弱光学材料和/或光学部件的光学或机械特性的化学反应和/或物理过程而言的稳定性得以改进的光学部件。
背景技术
那些所不期望的削弱材料的光学特性的反应例如包括材料通过腐蚀结壳的溶剂化和/或形成而溶解。例如已知在特定条件下，即便是本身惰性的材料(例如sio2或高抗性玻璃、例如所谓的i型玻璃)的表面，也可通过水的侵蚀而劣化。这种已知为玻璃腐蚀的现象在此本身存在为溶解和转化反应的混合，因此应被理解为是一种由化学反应和物理过程、例如沉淀过程或熔解过程构成的混合。这样所被侵蚀的材料的表面是残缺的且有污点，因此，在这一表面上的特定的光学特性、例如定向的反射(英文“specularreflection镜面反射”，即仅包含极少量的散射光，例如小于10ppm)或者定向的透射(“speculartransmission镜面透射”，即仅包含极少的、例如小于10ppm的散射光的光线透射)就被削弱。因而导致在特定条件下、例如在高空气湿度和/或高温条件下要更多地使用这样一种材料，由此要在这里采取特殊的保护措施。
如果观察的不是那些已在其化学惰性方面得到发挥和优化的材料，例如上面所提到的i型玻璃，而更多的是那些已经基于特定的其他特性、在此即其光学特性得到优化的材料，这就更加适用。
材料的光学特性示例性地但并非限定性地包括材料的反射能力和透射特性、其折射系数和扩散、滤波特性和非线性过程、例如制造激光辐射的特性。这些材料在此可具有特别期望的、特殊的光学特性，但仅仅具有受限的化学和/或物理耐抗性。
例如包含磷酸盐的玻璃就容易受到劣化的影响。这些玻璃例如对于水具有仅仅受限的抗性。这就导致，这些玻璃在使用于正常室内空气的情况下会由于空气中所含的湿度受到影响。因此，这些玻璃片的表面会随着时间变得有污点且浑浊，这要归因于所述玻璃片的特定成分由于空气湿度以及由于分解产物、例如磷酸的构成而分解和更不容易分解的材料在所述表面上的富集。
因此，同样已自一些年来已知，要通过适合的保护措施来防止这些敏感的表面受到劣化的影响。
那么，例如特定的磷酸基的滤光玻璃片设有涂层，该涂层要防止表面受劣化影响并且同时仍还承担更多的功能，例如起到降低反射或者提高反射的作用。
例如存在用于包括磷酸盐的玻璃片的磨光表面的涂层溶液，这些磷酸盐一方面在这里可在设计所述涂层时选择一种材料顺序或工艺参数顺序，在其中，层分界面上在统计上经常出现的针孔或者微小裂缝由于层材料的特定的不同的材料特性或层的增长的特性而不继续扩散，因此也不通过整个涂层继续延伸。
此外，可选择那些在其中基本抑制针孔构成的涂层技术，或者以高应力制造分层，以便不再构成任何裂缝。
在这种情况下，例如提到了ald层，即借助于原子层沉积(“英文atomiclayerdeposition原子层沉积”，简称ald)作为薄层而形成的层。该ald层能够表现出特定限定的屏障效应。该方法基于cvd方法并且例如在p.f.carcia等人的题为“通过聚合物上的原子层沉积而形成的al2o3气体扩散屏障的ca测试”(appliedphysicsletters89,031915(2006)，美国物理研究所，2006年)的出版物中有所描述。其他出版物描述了所谓的“纳米叠层”，即厚度范围为2至10nm的非常薄的层，例如j.meyer等人的：“al2o3/zro2纳米叠层作为超高气体扩散屏-一种可靠封装有机电子装置的策略”，(收录在advancedmater，2009，211845-1849，wiley-vchverlagweinheim，2009中)或j.meyer的：“通过原子层沉积生长的al2o3/zro2纳米层状气体扩散屏障”(收录在appliedphysicsletters96,243308(2010)，美国物理学会，2010中)。
但其缺陷来自于，对于非常严苛的工作环境而言、即例如在非常高的温度(70℃或更高)、更高的空气湿度或者甚至其他的反应条件下，已知的分层通常不足以确保所述光学部件的持久的劣化稳定性。
但即便是当存在特殊品质的保护层时，也可能另外导致在所述层的分界面上出现劣化，即例如导致表面自侧面起起动或者导致所述涂层自侧面起剥离(例如在由磷酸盐玻璃构成的激光棒中)。
因此，对磷酸盐玻璃上的ald层的研究表明，它们在气候测试中在高温(例如85℃)和提高的相对湿度(例如85％)情况下已经显示出明显少于250小时的严重劣化并因此失去其效果。
因此，总地来说，在具有极小抗劣化性的光学材料和/或包括这些光学材料的光学部件的使用中，可能出现以下问题：
-被磨光的表面变得更差。例如导致表面粗糙度的增加和/或光线散射的扩大。此外，可例如在包含磷酸盐的玻璃中导致所述表面有斑点。
这要归因于，具有极小的溶解能力的玻璃成分留在所述玻璃的表面上。
-另外可能出现材料损耗。例如作为溶解过程的结果，所述光学材料可能被分解。在极端的条件下，这可能至于形成完全的材料分解。
但仅局部的材料侵蚀也会显著降低基于这样一种材料构成的光学部件的工作能力。因此，例如光学功能即便是在局部的材料侵蚀的情况下也有可能已经不再充分存在，或者导致光学材料的机械稳定性的损耗，例如以透镜破碎的形式。
-如果所述材料在所述光学材料表面的至少一个区域至少有部分被涂层覆盖的意义上已经作为结合体存在，就也可能作为劣化过程的结果而导致所述涂层的裂缝或者剥落。尤其是在这样的层中就是这种情况，即所述层并不是完全密闭地以这样一种方式存在，以致于避免起到劣化作用的液态物质、例如像h2s的气体或空气湿度穿过所述涂层朝向所述光学材料的表面。通过在所述分界面上在光学材料与涂层之间进行的劣化、例如溶胀反应或次级产物的产生，导致所述光学材料的体积改变，进而导致所述基底的体积改变，结果，层状结合物受到干扰，所述涂层裂缝或剥落。
因此，就存在对于光学部件、尤其是那些对劣化有着更好耐抗性的光学部件的需求。
尤其是对于通常能够包含磷酸盐玻璃的高质量光学部件来说，寻求合适的涂层，该涂层具有明显更好的抗劣化性以及因此长期稳定性，因此可以用气候抗性测试进行检测，并且在测试中显著超过250小时、优选超过500小时，且更优选甚至超过1000小时甚至更长时间地，即使在气候测试条件下，在85℃的高温和的提高的85％的相对湿度情况下是抗性的。抗这种标准化气候的抗性测试的部件通常在其应用中如此缓慢地劣化，使得其在应用的使用寿命期间存活。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种优选具有改进的抗劣化性(德语：
本发明的概述
上述目的通过独立权利要求的内容得以实现。优选的实施方式由从属权利要求中得出。
在本发明的框架内，在此适用以下定义：
光学材料
在本发明的框架内，作为光学材料要理解为是那些与电磁辐射优选有选择性地相互作用的材料，其中，这样一种相互作用以这样一种形式实现，使得由此根据预先给定的规格来产生电磁辐射，或者电磁辐射被过滤，使得例如仅让所述电磁辐射的特定的、优选的、例如优选光谱的或者偏振化的部分通过所述滤波器，或者电磁辐射被改变，例如在其传播方向、其强度方面和/或在其分布方面、例如在如由于聚焦或散焦的空间分布方面。如果通过所述光学材料可达到和/或达到了电磁辐射的非常高的透射，也就存在本发明定义中的相互作用。
这样一种相互作用例如还在于电磁辐射例如在特定的波长范围内的折射或衍射，在于电磁辐射仅仅有选择性地在特定波长范围内的透射，在于电磁辐射的反射、例如可见光线在“镜面的”表面上的反射，在于射束相对于被偏振化的部分分成不同的强度，比如像在于制造圆偏振化的或者线偏振化的光线或者在于例如以激光辐射的形式制造高能的、均匀的辐射。
在本发明的定义中，光学活性的概念要被理解为是与材料和电磁辐射的优选有针对性的相互作用这一概念的同义词。
在本发明的定义中，所述激光活性的或光学激光活性的部件的概念意味着，通过这样一种部件进行激光射束的增强和/或产生。
光学活性的表面或者光学表面尤其是指这样一个表面，即：电磁辐射通过该表面入射光学材料或者从这种光学材料中射出。侧表面指的是物体或者成型体的这样一个表面，优选没有任何光线通过该表面从所述光学材料中输出。但这个表面可能是与和电磁辐射的优选有针对性的相互作用同样有关的。
在这种意义上，作为光学材料例如可理解为是那些被加工成光学部件(例如透镜、棱镜、窗孔、滤波器、激光棒、镜面、分束器)的材料。
所述光学材料尤其是包括：
-无机非金属材料，其中所述无机非金属材料的概念包括了非结晶的、半结晶的和/或结晶的材料和/或其混合物，如玻璃陶瓷。所述结晶的材料在此既可以多晶的形式存在，例如以陶瓷的形式，也可以单晶的形式存在。结晶材料例如是al2o3或钇铝石榴石或caf2或lif或尖晶石。非结晶材料例如是玻璃，如磷酸盐玻璃。所有无机非金属材料可以纯的或者说非掺杂的形式或者以掺杂的形式存在；
-以及有机材料，其中有机材料优选包括聚合物，例如塑料，如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或者环烯烃类共聚物(coc)。
如果所述光学材料被设计为包含玻璃，这就例如包含了滤波玻璃，像是中性滤波玻璃或光谱滤波玻璃，如蓝玻璃。尤其是包括含磷酸盐或氟磷酸盐的玻璃，其具有或没有另外的例如着色组分，以及掺杂的包含磷酸盐或氟磷酸盐的用于产生激光辐射的玻璃。
所述光学材料根据一种实施方式尤其是这样构造，使得其包括磷酸盐玻璃，例如得自肖特
这些玻璃例如在欧洲专利申请ep1714948a2中以及国际专利申请wo94/08373a1中所述。
根据本发明的另一实施方式，所述光学材料可作为固体材料(或者块体材料)存在，但也可以层的形式，这些层被施加到另一材料、例如载体或基底上。其中，所述载体自身可由光学材料构成或者包含这种光学材料。
所述光学材料的概念尤其是包括这些材料，其有针对性地被应用于优化、例如改变、控制或者尽量完全地传输电磁辐射、光学系统的光学路径。
光学部件
作为光学部件，在本发明的框架内要理解为是这样一种部件，借助该部件，电磁辐射就根据预先给定的规格来产生，或者电磁辐射被过滤以便例如让所述电磁辐射仅有特定的优选的部分通过所述滤波器，或者电磁辐射被改变，例如在其传播方向、其强度方面和/或在其分布方面，例如在如通过聚焦或散焦的空间分布方面，或者用于将电磁辐射根据预先给定的特性尽量完全的传送。这些部件示例性地、但并非限定性地包括这些的光学部件，例如以透镜的形式，如球面的或者非球面的透镜或凸透镜或凹透镜，例如双凸、双凹和/或凹-凸透镜。另外，这些光学部件还包括衍射的光学部件、如菲涅耳透镜，以及另外包括反射的部件、例如镜，或者部分反射的部件，例如分束器，以及包括被用于过滤电磁辐射的、例如滤色器(farbfiltern)形式的部件。
此外，光学部件在本发明的定义中还包括由多个光学部件的组合，例如以各种不同透镜组合的形式，例如以消色差透镜、复消色差透镜或者物镜的形式。此外，这些光学部件还包括由光学非线性光学材料构成的部件，例如活性激光部件、如激光棒和激光板，用于倍频、混频的光学活性部件以及光学参量振荡器。
劣化
作为材料的劣化在本发明的框架内要理解为是所涉及到的材料的特性由于化学反应和/或物理过程而引起的所不期望的改变，其中，所述所不期望的改变在此意味着，所述相应的改变使得所涉及到的材料的至少一个重要特性变得更差，从而所述材料不再能够或者尚且只能有限地满足符合规定的功能。材料的劣化例如包括材料以转变和/或溶解形式的劣化，如固体物质溶于液体、如水中；所述材料的机械稳定性的损耗，例如由于反应；重要的材料参数值、例如其密度、体积、抗断裂强度和/或其热膨胀系数发生改变；特殊的光学特性、如透明度和/或折射系数和/或反射能力的损耗和/或下降。示例性地、但并非强制性地，所述劣化的特征可在于次级产物的形成，这是由于化学反应导致的，因而例如导致劣化材料的劣化的表面层或者结壳。在本发明的定义中被劣化的概念所囊括的可能的化学反应例如包括磷酸盐结壳和/或各种不同的多磷酸盐在包含磷酸盐的玻璃表面上的形成。在本发明的定义中被劣化的概念所囊括的物理过程例如是物理吸附形式的溶胀过程或者是材料的可能的表面层的碎片化或剥落。因此，在本发明的定义中，材料的劣化尤其是包括任何化学反应和/或物理过程使得例如部件的材料或者部件的材料的表面的光学特性、即所述材料或者其表面的要与电磁辐射形成特定的、准确限定的相互作用的特性变得更差，和/或降低材料的、例如部件材料的机械特性、尤其是其物理完整性，即其作为具有既定表面外形的物体、例如作为球面透镜或者以圆柱形棒体的形式。
因此，在本发明的框架内，光学部件、尤其是具有改进的抗劣化性的光学部件包括这些部件，在其中，相对于那些使得所述部件的至少一种光学材料的重要的材料特性这样变得更差以致不再能够符合规定的化学反应和/或物理过程而言的抗性与传统的部件相比得到改进，例如以所述光学部件的使用时长更高的形式或者以这些光学部件可在反应性的环境条件下、例如在与起劣化作用的液体的直接接触中应用、例如用于水中的制冷的形式。这种改进可例如以这种形式表现出来，即：部件由这样一种材料构成，该材料作为化学特性在50℃的水中具有一定的重量损耗[以mg/(cm2*天)来说明]，而所述具有改进的抗劣化性的部件现在其表面上则具有更少的重量损耗。
此外，这种改进例如可以这样的形式表现出来，即：部件在特定的受控的环境条件下、例如在22℃和50％的相对空气湿度时具有一种特定的使用寿命，在其后所述部件必须要被更换，而所述尤其是具有改进的抗劣化性的部件现只有在经过更长的时间区间以后才必须要被更换。
所述尤其是具有改进的抗劣化性的光学部件包括光学材料和涂层。所述光学材料具有自然的表面，该表面尤其是相对于劣化而言很容易受到影响。
作为自然的表面在此要理解为是所述材料在当其以初始的形式存在、即例如以在其中在所述材料的制造过程中获得所述表面的形式存在时的表面。在本发明的框架内，作为这种意义上的制造过程的例如是由熔液来制造材料，但也例如是如材料在切割或锯割过程中的机械分离。此外，也属于此的是表面处理，如磨光或者磨合或者蚀刻、如湿化学蚀刻或离子束蚀刻。同样地这样一种自然的表面可在涂层过程、如溅镀或者喷镀中获得。因此，尤其是当所述表面除了无法避免的由于界面的本性而形成的差异以外具有块状材料的组成成分时，那么材料的自然表面就会出现。这就意味着，如果在所述表面上没有已发生过任何界面反应，通过这些界面反应在所述表面上会产生尤其是作为所述材料的分解产物的二次相，那么也就形成了自然的表面。
原始的表面在这种意义上例如是：
-在熔化过程后的玻璃的所述表面
-在分离过程后的玻璃的所述表面
反之，在这种意义上不构成材料的任何原始的表面：
-包含磷酸盐的玻璃通过形成例如包含多磷酸盐的磷酸盐结壳而生成的表面。
一般来说，在本发明的框架内，相对于劣化过程的易受影响性尤其是要理解为是，在热力和/或动态上有利于那些以这种形式降低所述材料的耐久性使得所述材料的化学的、机械的、光学的和/或其他的作用能力不再存在或者仅被削弱地存在的化学反应和/或物理过程。
在本发明的框架内，对于劣化过程而言的易受影响性相对于材料和/或材料的表面而言给出，尤其是如果
-那些以这种形式降低所述材料的耐久性以致所述材料的化学的、机械的、光学的和/或其他的功能不再存在或者仅被削弱地存在的化学反应和/或物理过程的产物通过反应平衡而被移除，和/或
-以这种形式降低所述材料的耐久性以致所述材料的化学的、机械的、光学的和/或其他的功能不再存在或者仅被削弱地存在的化学反应和/或物理过程的反应物过剩。
例如那么就存在这样一种易受影响性，如果
-反应和/或过程的产物从反应平衡中移除，例如通过固体产物的沉淀，和/或
-如果所述反应和/或过程的反应物过量，例如以溶剂、如水过剩的形式。
此外，所述光学部件包括涂层，其中，这种涂层包括含有无机材料的层。所述涂层基本至少在局部被连续地涂覆到所述光学材料上。如果至少在所述涂层或所述层被涂覆到所述光学材料上和/或所述部件的表面与周围的液体处于接触的区域内，在所述光学部件周围的液体、例如周围的气态或液态介质，与所述光学材料之间不存在任何贯通的路径，那么，涂层或者层就被称作为是连续的。这尤其是意味着，所述包含无机材料的层至少在面积为0.1mm2、优选为10cm2以及尤其优选为100cm2的范围内没有任何缺陷和/或裂缝和/或所谓的针孔。根据一种实施方式，所述包含无机材料的层在所述光学材料的物体表面的至少90％的表面上没有任何缺陷和/或裂缝和/或所谓的针孔。
在本发明的框架内，至少在局部意味着，至少一个不应该劣化的区域被涂层。这可例如是激光棒或者甚至是例如传感器、尤其是数码相机的传感器的滤光窗口及其图像捕获的组件、尤其是诸如ccd-或cmos传感器的半导体，其也被简称为摄像头芯片，其在所述表面上、在其电磁辐射输出口(输出表面)上不应劣化，反之，例如在其外表面或侧面上的劣化尽管同样是所不期望的，但是可能也可接受。
所述涂层可被设计为单层或多层。如果所述涂层仅仅包括一层，即被设计为单层，它在本发明的框架下也可被称作层。
所述涂层的材料相对于劣化的易受影响性有利地小于所述光学材料的相对于劣化的易受影响性。
所述光学部件具有抗劣化性，从而
-在放置24小时后在温度为85℃和相对空气湿度为85％的情况下、优选在放置200小时在温度为85℃和相对空气湿度为85％的情况下、尤其优选在放置1000小时后在温度为85℃和相对空气湿度为85％的情况下
-和/或在所述部件在去离子水中在25℃的温度条件下放置六个月后，
所述部件的通过所述部件的安装以及预期的用途所测定的光学和/或机械功能性与对于光学和/或机械功能性的初始值偏差不超过5％，和/或尤其是按照iso标准10110来计算，不出现任何大于10μm的额外的缺陷、优选任何大于5μm的额外的缺陷、尤其优选任何大于1μm的额外的缺陷，和/或不出现任何所述涂层的溶解和/或任何严重的颜色改变、优选根本没有任何颜色改变。
在此，在85℃的温度和85％的相对湿度下的储存更可能被要求用于滤波玻璃(蓝玻璃，“bg”)部件，而在去离子水中储存更可能被要求用于激光玻璃(激光玻璃，“lg”)部件。
光学缺陷优选是通过光学测定、例如借助用显微镜的观察而计算出来的，尤其是使用专门适配的照明以及在适合的环境条件下，就像例如还在iso标准10110所提到的那样。
在本发明的定义中，如果颜色位置在负荷之前以及在负荷之后(在此即放置在既定的条件下)之间的偏差值△e(在cie1931-系统中测定)大于0.05，那么颜色改变被指定为强烈的或本质性的。
所述颜色改变△e在此是由以下公式得出的：
根据本发明的一种实施方式，颜色改变(其被定义为颜色位置在负荷、例如放置在既定的环境条件下之前和之后之间的差)的特征在于如下颜色改变△e，其具有小于0.05的值、优选小于0.03的值以及尤其优选小于0.02的值。
根据本发明的一种实施方式，所述光学材料包括以下材料其中的一种：
-无机非金属材料和/或
-有机材料。
根据本发明的另一实施方式，所述光学材料可作为固体材料或者块体材料存在，但也可以层的形式，所述层被施加到另一材料、例如载体或基底上。其中，所述载体自身可由光学材料构成或者包含这种光学材料。
根据本发明的另一实施方式，所述光学材料作为无机非金属材料、优选作为非结晶的无机非金属材料、尤其优选作为玻璃存在，或者包括无机非金属材料、优选非结晶的无机非金属材料、尤其优选玻璃。
所述光学材料优选作为磷酸盐玻璃、优选作为具有着色的、滤光的和/或光学活性组分/部件的磷酸盐玻璃存在，或者包括磷酸盐玻璃、优选具有着色的、滤波的和/或光学活性组分/部件的磷酸盐玻璃。
根据本发明的一种实施方式，所述玻璃具有含量为至少10重量％的p2o5、优选至少15重量％的p2o5、尤其优选至少20重量％的p2o5以及含量最高为80重量％的p2o5，其中，最优选为含量50重量％至80重量％的p2o5。
根据本发明的另一实施方式，所述包括无机材料的层被设计为无机氧化物涂层，优选无机氧化物的非结晶涂层，例如包括al2o3、sio2和/或tio2或者其混合物。
此外，所述涂层的厚度优选为至少1nm、优选至少5nm、尤其优选至少10nm、非常特别优选至少20nm以及最多10000nm、优选最多1000nm、尤其优选最多500nm和非常特别优选最多200nm。
根据本发明的另一实施方式，所述涂层至少部分地覆盖所述光学部件的与对于所述光学材料反应性的流体相接触的区域。
这样的对于光学材料的反应性的流体可例如已经在所述光学材料在空气中在25℃的条件下的放置和/或应用期间存在。尤其是在这样一种放置中，可根据所述材料的化学特性，已经实现所述光学材料由于空气湿度的劣化。例如在有些滤波应用中，仅仅常规环境空气的空气湿度也形成了永久性的问题。因此，在本发明的定义中，反应性的流体例如是正常的环境空气。
在更加严苛的应用中，例如在一些激光应用中，所述光学活性介质、例如包括稀土离子的磷酸盐玻璃甚至必须借助冷却液来冷却。
在一些情况下，需要借助氟化溶剂，其也作为制冷剂应用在汽车中。但是，其在其100℃以下的热性能上、尤其是在其热容量方面没有达到水的热性能，此外可带来另外的挑战，例如复杂的防火保护或者由热导致的裂纹或波前误差。因此，在高能激光系统中，仍借助水作为冷却剂，其中，例如借助激光棒，所述激光表面被封装，圆柱体形的粗糙外表面被水包围，或者在激光板的情况下，所述活性的激光表面、即激光射束通过其从所述材料输出的表面被用水冲洗或者冲刷。
但这就导致每个单位时间内一定的材料侵蚀，所述材料侵蚀目前将只能不充分地通过所规定的措施、例如蚀刻工艺来减少。因此，特别对于用于这些高性能系统的光学材料而言涉及的是必须定期地、例如在一至两年后更换的消耗材料。
为了避免或者说至少减少这样的由于高材料消耗引起的劣化，向本发明的光学部件的光学材料上涂覆至少一个涂层，所述涂层包括含有无机材料的层。
根据本发明的另一实施方式，所述涂层整面地被这样涂覆，使得它整面地覆盖所述光学材料或者包围这种材料。
根据本发明的另一实施方式，所述光学材料以具有外表面的表面的物体的形式存在，所述包括含有无机材料的层的涂层被这样涂覆，使得它至少在形成所述物体表面的一个表面上至少部分地、优选至少80％地覆盖所述光学材料。根据一种实施方式，所述涂层例如可至少部分地、优选至少80％地被涂覆到所述光学材料的至少一个侧表面上和/或至少一个光学活性的表面上。
根据另一实施方式，所述涂层覆盖所述光学材料的所有光学表面并且尤其优选所有表面。所述光学材料的表面可在此被任意构造，尤其是既可被设计为平的，也可被设计为拱起或者具有阶梯。也可行的是，所述材料的表面是粗糙的、例如被粗锯或者被研磨，或者是平滑的，尤其是还被磨光。
根据本发明的另一实施方式，所述涂层作为多层系统有利地以这样的形式设计，使得连续层至少局部具有不同的组成成分。
根据本发明的另一实施方式，所述光学部件除了所述包括含有无机材料的层的涂层以外具有另外的涂层。所述另一涂层至少在部分区域这样与包括含有无机材料的层的涂层重叠，使得出现包括含有无机材料的层的涂层位于所述另外的涂层之上或之下。
根据本发明的另一种优选的实施方式，这样出现这样的涂层的顺序，使得所述包括含有无机材料的层的涂层以及被涂覆到其上的至少一个另外的涂层构成了一种光学活性层系统，例如减少反射或提高反射的涂层系统。
这些涂层系统通常包括具有不同的折射系数的层、例如具有低折射系数的层、如包括sio2和/或mgf2的层，和具有高折射系数的层、如包括nb2o5、ta2o5、hfo2、al2o3、sc2o5和/或tio2的层的序列。也可行的是，层包括不同材料、例如sio2和al2o3的混合物，其中，al2o3的份额优选在5重量％与20重量％之间，sio2的份额处在95重量％与80重量％之间。
根据一个优选实施方式，提供了一种以下类型的涂层系统。所述光学部件包括激光玻璃，即可用于产生激光辐射的光学材料。这些包括例如可从美因茨的肖特公司获得的光学玻璃lg750、lg760、lg770、apg1、lg940、lg950或lg960。在该光学部件上涂覆包括高折射率材料层和/或低折射率材料层的包括多个层的涂层系统。在一个有利的实施方式中，涂覆2至8个的这样的层，其中sio2被选择为低折射率材料，高折射率材料包括以下材料之一：ta2o5、al2o3、hfo2、zro2或nb2o5。高折射率层和低折射率层可以交替施加。层序列也能够构造为具有由两种以上的材料或由梯度层组成的层。涂层工艺在涂层设备中在40℃至350℃的涂覆温度下进行。
用于在激光发射波长为1054nm的情况下具有抗反射效果的激光玻璃lg760的示例性层系统例如是层1：65.9nmhfo2和层2：223.2nmsio2，在这种情况下，所涉及的三种材料在1054nm情况下的折射率如下：lg760：1.508，hfo2：1.90，sio2：1.45。
用于在激光发射波长为1054nm情况下具有抗反射效果的激光玻璃lg760的另一示例性层系统例如是层1:54.0nmta2o5和层2:228.9nmsio2，在这种情况下，所涉及的三种材料在1054nm情况下的折射率如下：lg760：1.508,ta2o5:2.02,sio2:1.45。
用于在激光发射波长为1054nm情况下具有抗反射效果的激光玻璃lg760的另一示例性层系统例如是层1:总共102nm纳米叠层(分别交替地3nmta2o5和3nmal2o3)和层2:205.3nmsio2，在这种情况下，所涉及的三种材料在1054nm情况下的折射率如下：lg760：1.508,纳米叠层(有效折射率)ta2o5/al2o3:1.82,sio2:1.45。
用于在激光发射波长为1532nm情况下具有抗反射效果的激光玻璃lg940的另一示例性层系统例如是层1:100nmta2o5和层2:321nmsio2，在这种情况下，所涉及的三种材料在1532nm情况下的折射率如下：lg940:1.522，ta2o5:2.00，sio2:1.44。
根据另一优选实施方式，提供了一种以下类型的涂层系统，其被应用于包括作为光学材料的蓝滤光玻璃的光学部件上。蓝滤光玻璃可以例如从美因茨的肖特公司购买名称为s8612、bg39、bg50或bg55、bg56、bg57、bg60、bg61或bg系列的其他玻璃。在该光学部件上涂覆包括高折射率和/或低折射率的材料层的多层涂层系统。在有利的实施方式中，涂覆4至12个这种类型的层，其中作为低折射率材料选择sio2，而高折射材料包括下列材料的中的一种：ta2o5、al2o3、hfo2、nb2o5、tio2或zro2。高折射率层和低折射率层可以交替施加。层序列也可以构造有由两种以上的材料或由梯度层组成的层。涂层工艺在涂层设备中在40℃至350℃的涂覆温度下进行。
用于在bg39是透明的可见光区域的部分中具有抗反射效果的蓝滤光玻璃bg39的示例性涂层系统例如是层1：14nmsio2，层2：与al2o3混合的14nmtio2，层3：29.5nmsio2，层4：与al2o3混合的114nmtio2，层5：81.7nmsio2，这种情况下所涉及的三种材料的折射率在550nm的情况下如下：bg39：1.54，sio2：1.44，与al2o3混合的tio2(混合有al2o3的tio2例如在umicore公司以《dralo》名称获得)：12.2。
用于在可见光区域的部分(bg39对其是透明的)中具有抗反射效果的s8612的另一示例性涂层系统例如是层1：35.5nmsio2，层2：与al2o3混合的15nmtio2，层3：52.4nmsio2，层4：与al2o3混合的42nmtio2，层5：20.7nmsio2，层6：53.7nm混合有al2o3的tio2，层7：95.8nmsio2，这种情况下所涉及的三种材料的折射率在550nm的情况下如下：s8612：1.54，sio2：1.44，混合有al2o3的tio2(混合有al2o3的tio2例如在umicore公司以《dralo》名称获得)：2.12。
合适的基础玻璃(德语：
适用于本发明的基础玻璃例如具有以下以重量％计的组分:
除了上述基础玻璃组分之外，激光玻璃还包含激光活性组分，例如镱离子和/或铒离子(例如在由肖特公司制造的玻璃lg960，lg950和lg940中)、钕离子(例如nd：yag，肖特玻璃apg1，apg760，lg680，lg750，lg760，lg770)、铬离子和/或钴离子。
除了基础玻璃的成分之外，蓝玻璃还含有cuo，其比例为0.1至20重量％。
根据本发明的另一实施方式，所述光学材料以这样一种物体的形式存在，该物体至少在其表面的其中一个的区域内具有最大8nm、最大4nm、优选最大2nm、尤其优选最大1nm、相当特别优选最大0.5nm的粗糙度rms，所述粗糙度rms被确定为均方根粗糙度。这一区域至少有部分地设置有包括第一层的涂层，第一层包含无机材料或者由无机材料构成。
根据另一实施方式，所述光学材料以这样一种物体的形式存在，所述物体至少在其其中一个表面的区域内具有至少0.5μm、优选至少1μm的粗糙度rms，所述粗糙度rms被确定为均方根粗糙度。
本发明的另一个方法涉及提供一种用于制造光学部件、优选具有改进的抗劣化性的光学部件的方法。所述方法包括下述步骤：
-提供光学材料；
-将包括含有无机材料的层的涂层涂覆到所述光学材料的表面上，其中，所述涂层至少部分地被连续地涂覆到所述光学材料的所述表面上。
所述包括含有无机材料的层的涂层的涂覆优选通过化学气相工艺(cvd工艺、化学气相沉积)进行。这具有这样的优点，即：所述涂覆不是定向地进行，而更多地是以这样的方式，使得所述材料的所有表面均被均匀地涂覆、所以可涂覆复杂的几何结构。尤其是通过这种方式，被构型为圆柱体形的物体被完全涂覆，即例如也包括圆柱体形棒体的侧表面。因此，同样可完全地、尤其是也连续地涂覆粗糙的(例如被打磨并且没有被磨光的)表面、槽和孔。
根据本发明的一种实施方式，所述涂层的涂覆是通过等离子体辅助的cvd工艺、例如pecvd或者picvd或者通过原子层沉积(ald，atomiclayerdeposition)进行。
优选作为前体材料，使用所述层材料的有机前体化合物。作为用于包含al2o3的层而言的前体材料，尤其是使用有机铝化合物，例如三甲基铝，以及作为用于包含sio2的层而言的前体材料，使用硅烷、尤其是有机改性的硅烷。
实施例
在以下表格中给出的是根据本发明实施方式的光学部件的示例以及比较例。
表1：示例1至5
表2示例6和7以及比较例1至3
附图说明
下面依照附图示例性地对本发明进行说明。其中，在附图中，同样的标记指示的是相同或相互对应的部件。
其中：
图1至7为根据本发明的光学部件的实施方式的示意性图示。
具体实施方式
在图1中示意性地且并非完全以真实的比例示出了通过根据本发明的一种实施方式的光学部件1的纵剖面图。所述光学部件1包括光学材料10以及涂层2。该涂层2包括含有无机材料的层，并且借助cvd工艺以这样的方式被涂覆到所述光学材料10上，使得它完全包围这种材料。这一借助cvd工艺所制造的涂层2在此既可被设计为低折射率的涂层、也可被设计为高折射的涂层。
这里所示的光学部件1例如包括含有磷酸盐的玻璃作为光学材料10，其另外包括稀土离子形式的活性组分。因此，所述光学材料10在这里例如被设计为所谓的激光玻璃，其被用来产生激光辐射。
为了通过所谓的"光抽运"产生激光辐射，另外必需借助液体来局部地冷却所述光学活性介质、在此即光学材料10。所述光学材料10在此例如作为圆柱体形的棒件存在。这一棒件是这样通过所述封装3来包封的，从而所述圆柱体的侧表面的一部分被液体、例如水围绕以便冷却。因此，所述封装3将所述光学部件1的周围划分成至少两个区域31、32，其中，在一个区域31内，所述光学部件与能够使得所述光学材料劣化的流体发生接触。在包含磷酸盐的玻璃、例如包含磷酸盐的掺杂有稀土离子以及用于产生激光辐射的玻璃的情况下，这可例如完全由水构成或者包括水。但通常可以使用有机的液体也可作为冷却剂。替选方案是，所述光学材料可作为板存在，例如矩形。该板现在可以在一侧或两侧被冷却液包围。其中，无论是所述激光射束，还是所述抽运光束，均会通过与所述冷却介质接触的较大区域。
在第二个区域32内，所述光学部件1被反应性更小的流体、例如被常规的环境空气包围。但所述涂层2在此改善了所述光学部件1的抗劣化性。如果所述光学材料10为包含磷酸盐的玻璃，空气湿度可能已经导致所述光学材料的侵蚀或者劣化。
优选所述涂层2通过cvd工艺来涂覆。
图2示出了以封装3包封的光学部件1的另一个示意性的、并非符合实际尺寸的图示。所述光学部件1在此由光学材料10构成，其设有两个涂层21、22。这两个涂层21、22至少在局部完全包围所述光学材料10，该材料在这里示例性地被设计为圆柱体形的棒，其由包含磷酸盐的玻璃、例如含掺杂有稀土离子且用于产生激光辐射的磷酸盐的玻璃构成。
所述两个涂层21、22已分别借助cvd获得，其中，所述直接位于光学材料10上的涂层21被构造为高折射率层，即例如由tio2构成或者包括tio2，被涂覆到其上的涂层22被构造为低折射率层，即例如由sio2构成或者包括sio2。因此，所述两个涂层21、22的系统在此既构成了防水层，也构成了光学活性层系统，其在所述光学部件1的端面上被构造为防反射系统。
此外标示出所述两个区域31和32，其表示所述光学部件1的不同环境。所述区域31例如在此可被构造为特别是劣化的区域，例如，这是通过使所述光学材料10劣化的液体从周围流过所述光学部件1的方式实现的。反之，所述区域32通常被设计得劣化更少。因此，所述光学部件1在这一区域内可示例性地被空气包围。
在另一扩展方案中，在图3中示出了以封装3包封的光学部件1的另一个示意性的、并非符合实际尺寸的图示。所述光学活性层系统在此包括两个以上的涂层，即在此为示例性的四个涂层，其中，这些涂层在此示例性地分别被设计为单层，使得所述第三层21如这里所示又被设计为包含tio2，所述第四层22又被设计为包括sio2。一般来说，在不限制于这里所示的示例的条件下，所述高折射率的层21还可包括除了tio2以外的其他材料，例如额外地或者替代地是包括al2o3或者另一材料。一般也可行的是，所述高折射率的和/或所述低折射率的层21、22在其组成成分方面分别相互区分。例如第一个低折射率的层22可在层系统内具有不同于另一个低折射率的层22的其他组成成分。这相应地也适用于所述高折射率的层21。
图4示出了所述光学部件1、在此示例性地示出为圆柱体形的由光学材料10构成的棒的另一个示意性的且并非符合真实尺寸的图示，其设有涂层、在此即低折射率的屏障涂层22、例如由sio2构成或者包括sio2。这一涂层22完全地包围着所述光学材料10并且借助化学气相工艺(cvd工艺)来获得。
另外，在所述圆柱体形棒的端面上涂覆所述涂层41。这一涂层41已经借助pvd工艺、即借助物理气相沉积来涂覆。这样的pvd工艺在此涉及定向的工艺，使用其不能涂覆任何三维的几何结构，而是仅近似地涂覆二维的表面，例如借助(也由等离子体辅助的)电子束-蒸镀、离子束喷镀或者磁控管喷镀。
所述涂层41可例如被设计为单个的层，但也可被设计为层系统，即包括多个由具有不同折射率的材料构成的层。
图5示意性地示出了光学部件1的另一实施方式。所述光学部件1又示例性地被示出作为圆柱体形的由光学材料10制成的棒，其在本示例中被高折射率的屏障层21完全包围，所述层已借助化学气相工艺(cvd)制造。
另外，向所述圆柱体形的棒的端面上涂覆所述涂层42。这一涂层42已经在此借助pvd工艺、即用物理气相沉积来涂覆。所述涂层42可由低折射率的层构成或者包括多个层，其中，所述涂层21以及所述涂层42在所述棒的端面上形成为ar-涂层。
一般来说，在不限制于图5中所示的示例的条件下，所述光学部件1也可被设计为是板，例如由包括例如用作为滤光器的蓝滤光玻璃板构成。在这样一种应用中，所述光学部件1还可以这样一种形式存在，使得所述部件被涂覆到载体上并且例如借助包含环氧树脂的胶黏剂被固定在该处。在这种情况下，所述具有正常的环境条件的环境就是所述蓝滤光玻璃的与所述胶黏剂相接触的区域，而所述蓝滤光玻璃的未被支承的区域要被理解为是与具有劣化性环境条件的区域32相接触。
此外，图6示意性地示出了根据本发明的光学部件1的另一实施方式。所述光学部件在这里包括所述光学材料10，该材料又示例性地被设计为圆柱体形构造的棒。首先借助物理气相沉积工艺(pvd工艺)将涂层43涂覆到所述棒的端面上，该涂层在此由多个层构成，这些层构成了具有防反射(ar)作用的层系统的基础。所述涂层22在这里起到了最后的低折射率涂层的作用，以便完成所述ar层系统，该涂层完全地包围住所述光学材料10以及被涂覆到所述棒的至少一个在此所示的端面上的涂层43。所述涂层22在这里由低折射率的材料构成，并且借助cvd工艺被涂覆，即借助化学气相沉积。
一般来说，在不限制于图6中所示的示例的条件下，所述光学部件1也可被设计为是板，例如由包括例如用作为滤光器的蓝滤光玻璃板构成。在这样一种应用中，所述光学部件1还可以这样一种形式存在，使得所述部件1被涂覆到载体上并且例如借助包含环氧树脂的胶黏剂被固定在该处。在这种情况下，所述具有正常的环境条件的环境就是所述蓝滤光玻璃的与所述胶黏剂相接触的区域，而所述蓝滤光玻璃的未被支承的区域被理解为是与具有劣化性环境条件的区域32相接触。
图7示出了根据本发明的一种实施方式的光学部件1的另一个示意性地且并非符合真实尺寸的图示。所述光学部件1在此由光学材料10形成，该材料在这里示例性地以层的形式存在。所述层可在此例如被设计为玻璃层，例如包括磷酸盐玻璃。所述层在此被涂覆到载体或基底5上。这一载体或这一基底5可自身还包含光学材料。所述光学材料10在这里被屏障涂层2连续地包围，使得在区域32内的严重劣化性环境条件不会使得所述材料10劣化。
为了确定光学部件、即光学材料和施加于其上的涂层的抗劣化性，在许多试样上进行气候测试。为此，将不同的层系统涂覆到常见的蓝滤光玻璃s8612上作为基底材料，其可以从美因茨的肖特公司购买。这种玻璃类型被认为对湿度非常敏感，因此就可能的劣化倾向而言被认为是非常关键的玻璃类型。因此，这种玻璃类型相对于其他蓝滤光玻璃如bg55或bg60，明显对湿度更敏感。
在蓝滤光玻璃s8612上涂覆包括高折射率层和低折射率层的不同排列的不同涂层系统。选择sio2作为低折射率材料，选择下列材料中的一种作为高折射率材料：ta2o5、al2o3、hfo2、nb2o5、tio2或zro2。涂层的厚度总计为5至100nm。
随后将设有各种涂层系统的基底放置在气候室中，在该气候室中它们在85％的相对湿度下不同地在测试期间暴露于恒定温度下。所述温度为100℃、200℃和250℃。
以规律的时间间隔对涂层系统的可能劣化进行研究和分析。在此根据标准iso10110或mil13830在36w冷光下、在色温5600k下、荧光灯管，未校准的情况下，通过在黑色背景下的opal玻璃面板而无需附加环境光地用人眼实现对被涂布的基底的目视检查。在这样的测试安排中，可以良好地识别相关的劣化现象，例如分层或裂缝，以及灾难性故障。
在250小时后、500小时后和1000小时后，对引入气候室的基底进行关于基底或施加的涂层系统的可能劣化现象的研究。
为了比较，蓝滤光玻璃s8612也设置有通用的已知的ar涂层系统，并且也被引入到气候室中用于比较。结果，已知的ar涂层系统在仅250小时后就已经显示出灾难性故障。这些故障还包括层破坏和/或形成无光泽、浑浊的表面，从而不再可能在可见波长范围内清晰透射电磁辐射。
相对地，根据本发明的具有ald涂层的试样(其中通过原子层沉积来形成这些层)几乎没有显示出任何劣化现象。尤其是，部件的光学和/或机械功能性偏离光学和/或机械功能性的初始值不超过5％。也没有出现大于10微米的额外缺陷，并且没有出现大于5微米的额外缺陷，以及没有出现大于1微米的额外缺陷。此外，观察不到ald涂层和/或ald涂层系统的多个单层的脱离
在500小时后，在具有ald涂层系统的一些试样上可以观察到劣化现象。虽然在具有已知的ar涂层的试样中能够观察到涂层已经剥离或甚至完全剥离并且基底溶解，但是在使用本发明的涂层系统的试样中未观察到这种现象。
以下概述显示了根据本发明的一些涂层系统，其在1000小时后仅显示出非常轻微的劣化现象，其中劣化现象不是全面的，而是局部限制的，并且表面的大部分根本没有显示出任何劣化。
这些ald涂层系统既涂覆在激光玻璃上也涂覆在蓝滤光玻璃上。
在涂覆过程中100-350℃，优选200-350℃，更优选250-300℃的高的处理温度被认为有利于ald涂层的低的劣化倾向。
一些涂层系统被设计成纳米叠层。这意味着所涉及的涂层非常薄地制成，优选2nm至10nm厚，其中高折射率和低折射率材料在每种情况下交替。
根据本发明的光学部件可以额外地包括另外的涂层，优选ar层。应该注意的是，ald层处于拉伸应力下，并且在磷酸盐玻璃上的标准电子束或溅射涂层可以具有比在硅酸盐玻璃(如特别是石英玻璃)上更低的层粘附性。
较高层中的强拉伸应力因此可能会使下层分层或破裂。因此在本发明的范围内即使小裂纹也是不希望的。
即使涂层系统的这种层序列在技术上可以在基底上实现为具有施加在其上的已知ar层以及进一步施加到其的ald涂层系统的光学材料，然而，随后将ald层直接施加到基底和随后是ar涂层仍然是有利的。
当然，整个ar系统也可以由ald层构成而无需利用其他涂层技术在ald层叠层之上或之下沉积另外的涂层。
附图标记清单
1光学部件
10光学材料
2包括包含无机材料的层的涂层
21高折射率涂层
22低折射率涂层
3封装
31具有强烈劣化条件的区域
32具有正常环境条件的区域
41、42、43具有光学作用的层或层系统
5载体