CH706262A2 - Zeiger für Uhren oder Messgeräte mit Wellenleitern und Auskopplerstrukturen. - Google Patents

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CH706262A2 CH00397/12A CH3972012A CH706262A2 CH 706262 A2 CH706262 A2 CH 706262A2 CH 00397/12 A CH00397/12 A CH 00397/12A CH 3972012 A CH3972012 A CH 3972012A CH 706262 A2 CH706262 A2 CH 706262A2
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Zeiger für Messinstrumente und Uhren, die ganz oder teilweise aus fluoreszierenden oder phosphoreszierenden optischen Materialien mit Wellenleitereigenschaften bestehen können und deren Querschnitte, geometrische Formen und spezifische Oberflächenstrukturen zwecks Optimierung der optischen Eigenschaften oder Auskopplung des Lichtes besonders geeignet sind.

Description

[0001] Verschiedene Verfahren, die die Sichtbarkeit von Zeigern in Uhren oder Messgeräten verbessern, sind bekannt. Oft basieren solche Verfahren auf Leuchtstoffe, die auf die Zeiger durch Beschichtungstechniken angebracht werden: solche Leuchtstoffe enthalten in der Regel fluoreszierende oder phosphoreszierende Pigmente.
[0002] In der Patentanmeldung (beim Eidgenössischen Institut für Geistiges Eigentum) Nr. 00425/11 wurde ein Verfahren beschrieben, um die Sichtbarkeit der Zeiger durch auf der Zeigerfahne angeordneten optischen Wellenleiter entscheidend zu verbessern: die Wellenleiter werden optisch angeregt und können in verschiedenen Farben und Geometrien zum Leuchten gebracht werden Die Zeiger werden mit optischen Wellenleitern versehen, die in verschiedenen Anordnungen in oder auf das Zeigerblatt eingebaut werden. In der genannten Anmeldung wurden verschiedene geeignete Materialien und Dotierungen aufgeführt.
[0003] Ein Zeiger mit optischem Lichtleiter (z.B. eine Kunststofffaser, eine Glasfaser oder eine kristalline Faser) wird nach Anmeldung Nr. 00425/11 durch eine Lichtquelle so beleuchtet, dass im Lichtleiter das Licht geführt wird. Der Lichtleiter ist so gewählt, dass im Kern Lichtkonversion durch Photolumineszenz oder Phosphoreszenz stattfinden kann. Photolumineszierende oder phosphoreszierende Stoffe können z.B. Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich emittieren, wenn sie im blauen oder ultravioletten Bereich angeregt werden. Als Kern des Lichtleiters bezeichnet man den inneren Teil des Wellenleiters, wo die Brechzahl höher ist als im äusseren Bereich: letzterer ist als Mantel bekannt. Für die Anwendung kann der Kern durchaus den gesamten Wellenleiter bilden, das Licht wird dann im Kern geführt, weil dessen Brechzahl höher ist als diejenige der umgebenden Atmosphäre. Zur Beleuchtung der Wellenleiter eignen sich die verschiedensten Lichtquellen, u.a., Leuchtdioden, Laserdioden, Lampen und Sonnenlicht.
[0004] Der hier beschriebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das im Wellenleiter erzeugte Licht wirksam auszukoppeln und für den Betrachter den Zeiger sichtbar zu machen. Dabei wird gewährleistet, dass die Funktionalität, geometrischen Dimensionen und Querschnitte, und die Oberflächenbeschaffenheit der auf optische Wellenleiter basierenden Zeiger durch geeignete Herstellungsverfahren in der Praxis kostengünstig realisiert werden können.
[0005] Die Aufgabe ist durch verschiedene Verfahren mit den Merkmalen, die in den untenstehenden Ansprüchen und in den folgenden Beispielen definiert werden, gelöst. Einige mögliche Verfahren für bestimmte Materialien werden für typische Wellenleiter- und Beleuchtungsquellenanordnungen b eschrieben.
[0006] Die Funktion der mit den in den Beispielen angegebenen Geometrien bearbeiteten Materialien hat zum Ziel, die optischen Eigenschaften von Zeiger in Uhren oder Messinstrumente durch Farbe, Helligkeit oder ästhetische Aspekte durch wellenleitende Effekte in diesen fluoreszierenden oder phosphoreszierenden Materialien zu verbessern. Dabei werden verschiedene kostengünstige Herstellungsmethoden erläutert.
Beispiele:
[0007] In Fig. 1 werden verschiedene mögliche Wellenleiter in Faserform, mit verschiedenen Querschnitten und verschiedenen Beispielen für strukturierte Oberflächen gezeigt. Die Faser kann verschiedenartige Querschnittformen aufweisen: z.B. kann der Querschnitt rund, quadratisch, rechteckig oder elliptisch sein. Entlang der Längsachse der Faser kann der Querschnitt konstante oder variable Ausmasse aufweisen: z. B. kann die Faser zylindrisch oder konisch sein, über die gesamte Länge konstant bleiben oder variieren.
[0008] Typische geometrische Ausmasse für die für Anzeigezwecke zu verwendenden Fasern sind: Längen zwischen 2 und 500 bis 1000 mm, besonders zwischen 2,5 und 35 mm, ganz besonders zwischen 3 und 23 mm. Querschnitte (kreisförmig oder elliptisch) zwischen 0,02 und 3 mm (= Durchmesser), besonders zwischen 0,05 und 1,5 mm, ganz besonders zwischen 0,08 und 0,8 mm. Querschnitte (quadratisch) zwischen 0,02 und 3 mm (= Diagonale des Querschnittes), besonders zwischen 0,05 und 1,5 mm, ganz besonders zwischen 0,08 und 0,8 mm. Querschnitte (rechteckig) mit Kantenlängen 0,02 und 3 mm, besonders zwischen 0,03 und 1,5 mm, ganz besonders zwischen 0,04 und 1,2 mm.
[0009] Die Strukturen auf der Faseroberflächen können nicht nur verschiedene Ausmasse sondern auch verschiedene Ausrichtungen haben. Beispiele in Quer- und Längsrichtung sind in den Fig. A bis J aufgeführt. Die Strukturen werden in deren Geometrie dem jeweiligen Wellenleiter in Faserform angepasst. Die Strukturen können transversal, longitudinal, spiralförmig, auf einer oder mehreren Seiten verlaufen. Für eine zylindrische oder leicht konische Faser mit Querschnitt 0,08 bis 0,8 mm liegen die typische Ausmasse der Strukturen im Bereich Tiefe x Breite = 40 bis 200 µm × 10 bis 300 µm, mit gleichmässigen oder variablen Abständen = 10 bis 1000 µm. Kleinere, gitterförmige Strukturen im Mikrometerbereich sind ebenfalls denkbar. Experten auf diesem Gebiet werden sofort weitere Möglichkeiten und Kombinationen erkennen, die aus dieser Offenlegung hergeleitet werden können.
[0010] Die auf den Oberflächen der Wellenleiter aufgebrachten Strukturen ermöglichen ein effizientes und gut sichtbares Auskoppeln des durch Fluoreszenz oder Phosphoreszenz erzeugten Lichtes. Die Strukturen bilden kleine Facetten oder Gitter, die den Austritt der Lichtstrahlen aus den Wellenleitern ermöglichen.
[0011] Folgende Beispiele wurden skizziert: <tb>A.<sep>Muster mit gerundeter Aussparung. <tb>B.<sep>Muster mit rechteckiger Aussparung. <tb>C.<sep>Muster mit dreieckiger, asymmetrischer Aussparung. <tb>D.<sep>Muster mit dreieckiger, symmetrischer Aussparung. <tb>E.<sep>Muster mit jeweils dreieckiger und halbzylindrischer Aussparung. <tb>F.<sep>Muster mit kleiner, rechteckiger Aussparung und longitudinaler Nut. <tb>G.<sep>Muster mit zwei rechteckigen Aussparungen und doppelter longitudinaler Nut. <tb>H.<sep>Muster mit im Zickzack Kurs verlaufender longitudinaler Nut und konischem Ende. <tb>I.<sep>Muster mit longitudinaler Nut mit Unterbrechungen. <tb>J.<sep>Spiralförmiges Muster. <tb>K.<sep>Muster mit kreisförmigem Loch. <tb>L.<sep>Muster mit rechteckigem Loch.
[0012] Herstellungsmethoden für solche Strukturen sind bekannt und umfassen: Bearbeitung mit beschichteten (mit Schleifkörner, z.B. Diamant oder Carbide) oder unbeschichteten Werkzeugen, z.B. Innenloch, Draht oder Trennsägen. Hiermit wird das Muster mechanisch aufgebracht. Die aufgebrachte Oberfläche kann mit verschiedenen Arten der Rauigkeit versehen werden, je nach gewünschtem optischen Effekt. Bearbeitung mit Laserquellen, mit Wellenlängen im Bereich 1000–1100 nm, 500–550 nm, 333–367 nm, 250–275 nm, Pulsdauer zwischen 10 fs bis 1 µs und mittlere Leistungen im Bereich 0,3 bis 10 000 W. Besonders bevorzugt sind Pulsdauern zwischen 20 fs und 1 µs mit mittleren Leistungen im Bereich 1 bis 1000 W. Auch mit diesem Verfahren können unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheiten erreicht werden.
[0013] Weitere Bearbeitungsmethoden sind ebenfalls denkbar, wie z.B. chemisches Ätzen, Ionenstrahlquellen oder Plasmaätzen.
[0014] In Fig. 2 wird gezeigt, wie Wellenleiter aus scheibenförmigem Material hergestellt werden können, mit Herstellungsbeispielen durch Trennen und Strukturieren einzelner monolithischer Teilen.
[0015] In diesem beispielhaften Herstellungsverfahren ist das Ausgangsmaterial eine Scheibe (A) des Materials, das in Wellenleiterform verwendet werden soll. Diese Scheibe kann z.B. aus kristallinem Material wie z.B. Ce:YAG oder einer anderen kristallinen Substanz der in Anmeldung 1 aufgeführten Liste hergestellt und möglicherweise poliert (ein- oder beidseitig) werden. Typische Ausmasse für solche Scheiben sind Durchmesser 10 bis 100 mm, Dicke 0,05 bis 3 mm. Kristalline Scheiben mit anderen (als zylindrischen) Formen können ebenfalls verwendet werden.
[0016] Diese Scheibe(n) werden in einem weiteren Schritt (ebenfalls in A skizziert) in eine Richtung mit Längsschnitten bearbeitet und später (B) in möglichst viele Wellenleiterelemente mit den gewünschten Ausmassen unterteilt. Die entstehenden Seitenflächen können bei Bedarf nachbearbeitet werden, um die Oberflächenbeschaffenheit zu verändern oder um die gewünschten Muster einzuprägen oder zu gravieren. In C sind die verwendbaren Wellenleiter, die nach dem Zertrennungs- und Strukturierungsverfahren stehen geblieben sind, skizziert. Das Verfahren ist für relativ grosse Stückzahlen sehr gut geeignet: ausgehend von einem Zylinder mit Durchmesser = 60 mm × Länge = 100 mm aus geeignetem Material (wie z.B. Ce: YAG oder einer anderen kristallinen Substanz der weiter oben aufgeführten Liste) können ohne weiteres 80 Scheiben mit Dicke = 500 µm und aus jeder Scheibe über 150 Wellenleiterelemente mit Endausmassen von ca. 0,800 × 0,500 × 10 mm hergestellt werden. Das Prinzip des Verfahrens ist materialunabhängig und kann ebenfalls auf nichtkristalline Materialien erweitert werden.
[0017] In den in Fig. 2 beschriebenen Fällen ist das Wellenleitermaterial monolithisch, d.h., das Material ist im gesamten Volumen des Wellenleiters dasselbe. In den nun folgenden Beispielen ist dies nicht mehr der Fall.
[0018] In Fig. 3 wird gezeigt, wie Wellenleiter aus scheibenförmigem Material bestehend aus einem Substrat mit aufgebrachten dünnen Schichten hergestellt werden können, mit Herstellungsbeispielen durch Trennen und Strukturieren einzelner monolithischer Teilen.
[0019] In diesem weiteren Herstellungsverfahren ist das Ausgangsmaterial eine aus mehreren Schichten bestehende Scheibe (A). Eine solche Scheibe kann auf verschiedene Arten hergestellt worden sein: z.B. kann durch ein «Flüssigphasenepitaxie» genanntes Verfahren beidseitig auf eine YAG Scheibe (das sog. Substrat, mit Dicke 0, 1 bis 2,5 mm) eine Ce:YAG Schicht (mit typischer Dicke zwischen 0,5 und 50 µm) aufgebracht worden sein. Andere Materialien können ebenfalls epitaktisch aufgewachsen werden, wie z.B. dotiertes Y2SiO5 auf undotiertes Y2SiO5 oder dotiertes KY(WO4)2auf undotiertem KY(WO4)2. Für Spezialisten auf diesem Gebiet ist ersichtlich, dass sehr viele epitaktische Kombinationen möglich und für die hier beschriebenen Anwendungen nützlich sein können: z.B. können dotierte Schichten auf dotierte Substrate mit verschiedenen Dotierungen aufgewachsen werden. Damit kann erreicht werden, dass ein Mehrschichtwellenleiter mit verschiedenen Farben gleichzeitig fluoresziert. Zusätzlich können über Oberflächenstrukturierungen neuartige optische Effekte erzeugt werden, dadurch dass die Struktur durch eine Oberflächenschicht hindurch auf eine tieferliegende und anders dotierte Schicht führt. ein weiteres Beispiel wäre die Herstellung von Scheiben mit aufeinander geklebten Substraten. Denkbar sind kristalline auf andere kristalline Schichten, Glas auf Glas, oder Glas auf Kristall. Weitere Kombinationen (mit z.B. Kunststoffschichten) sind ebenfalls denkbar.
[0020] Im in der Fig. 3 erläuterten Beispiel bestehen ursprünglich (A) zwei Schichten auf dem Substrat. Beide Schichten können im Prinzip weiterverwendet werden. In dem in der Figur skizzierten Verfahren wird jedoch eine Schicht wegpoliert und, als Ausgangsmaterial für weitere Verarbeitungsschritte, dient eine Scheibe bestehend aus zwei Schichten (B). Diese Scheibe(n) werden in einem weiteren Schritt (C) in eine Richtung mit Längsschnitten bearbeitet und später (D) in möglichst viele Wellenleiterelemente mit den gewünschten Ausmassen unterteilt. Die entstehenden Seitenflächen können bei Bedarf nachbearbeitet werden, um die Oberflächenbeschaffenheit zu verändern oder um die gewünschten Muster einzuprägen oder zu gravieren. In E sind die verwendbaren Wellenleiter, die nach dem Zertrennungs- und Strukturierungsverfahren stehen geblieben sind, skizziert. Die Schritte C bis E entsprechen den Schritten A bis C des anhand von Fig. 2 behandelten Beispiels. Im in der Fig. 3erläuterten Beispiel können zusätzliche Schritte eingesetzt werden: das Substrat kann mit Strukturen versehen werden, um im Substrat Wellenleiter zu erzeugen. Z.B. können entlang der vorgesehenen Längsschnittrichtung Materialänderungen vorgenommen werden, um in der gesägten Richtung eine Brechzahländerung hervorzurufen. Beispiele für solche Prozesse sind bekannt: bei YAG Substraten oder im Allgemeinen bei kristallinen oxidischen Substanzen können durch Diffusionsverfahren bei hohen Temperaturen, durch Ionenimplantation von z.B. Helium oder Wasserstoffionen oder durch feine Gravur mittels Laser- oder Ionenstrahlen gewünschte Strukturen erzeugt werden. Diese Strukturen müssen im fertigen Wellenleiterelement untergebracht werden und werden daher mit ähnlichen oder kleineren Dimensionen (als das fertige Element) im Substrat aufgebracht. Weitere Wellenleiterarten können mittels dem eben beschriebenen Verfahren im Substrat hergestellt werden, mit einem weiteren Herstellungsschritt basierend auf den beschriebenen Epitaxieverfahren. Damit kann der Wellenleiter auch oben und unten von kristallinem Material mit geeigneten optischen Eigenschaften umgeben werden. Noch weitere Wellenleiter können mittels einer Kombination von Strukturierung und weiteren Epitaxieschichten hergestellt werden. Epitaxie von YAG Schichten oder ähnlichen oxidischen Materialien (mit oder ohne Dotierungen) ist bekannterweise möglich ausgehend von bereits bestehenden epitaktischen Schichten. Damit können die hier beschriebenen Verfahren ohne wesentliche Änderungen auf durch mehrfache Epitaxie hergestellte Schichtstrukturen erweitert werden.
[0021] In Fig. 4 wird gezeigt, wie Wellenleiter aus scheibenförmigem Material mit Oberflächenstrukturen hergestellt werden können, mit Herstellungsbeispielen durch Trennen und Strukturieren einzelner monolithischer Teile.
[0022] In diesem weiteren Herstellungsverfahren ist das Ausgangsmaterial eine aus einer einzelnen oder mehreren Schicht(en) bestehende Scheibe (A). Eine solche Scheibe kann mit den erwähnten Strukturierungsverfahren vorbereitet werden.
[0023] Diese Scheibe wird dann in einem weiteren Schritt (B) in eine Richtung mit Längsschnitten bearbeitet und später (C) in möglichst viele Wellenleiterelemente mit den gewünschten Ausmassen unterteilt. Die entstehenden Seitenflächen können bei Bedarf nachbearbeitet werden, um die Oberflächenbeschaffenheit zu verändern oder um die gewünschten Muster einzuprägen oder zu gravieren. In D sind die verwendbaren Wellenleiter, die nach dem Zertrennungs- und Strukturierungsverfahren stehen geblieben sind, skizziert. Die Schritte B bis D entsprechen ebenfalls den Schritten A bis C des anhand von Fig. 2 behandelten Beispiels. Die auf Fig. 4 bezogenen Schritte können auch mit dem Beispiel von Fig. 3 verknüpft werden.
[0024] Beispiele für lumineszierende oder phosphoreszierende Materialien mit Emissionswellenlängen zwischen ca. 400 und 700 nm und Anregungswellenlängen zwischen 230 und 450 nm sind: anorganische Substanzen mit seltenen Erden Dotierungen: YVO4:Eu, Y2O2S:Eu, Gd2O2S:Tb, Y3Al5O12:Ce, Y2SiO5:Ce,Tb, (Ce,La)PO4:Tb, BaMgAl14O23:Eu, Sr2Al6On:Eu, SrAl2O4:Eu,Dy, CdSiO3:Mn,Y, Sr2MgSi2O7:Eu, AlN:Eu, Ba2Si5N8:Eu, LiEu(MoO4)2. sogenannte «Quantum Dots» wo ein anorganischer Nanokristall mit einer typischen Grösse von 2–20 nm (z.B. ZnS:Eu, Mn) in eine Matrix (z.B. aus Glas) eingebettet wird. organische Verbindungen (Phenoxazine, Phenotyazine, Phtalocyanine, Naphtalocyanine, Indoliumderivate, Pyrilliumderivate, Seltenerdchelate, Rhodamine, Pyranine, Triphenylmethanfarbstoffe, Stilbene, Coumarine, u.a.).
[0025] Besonders geeignet für die Herstellung von einkristallinen Fasern oder Wellenleitern sind kongruent schmelzende Materialien: (SE)VO4, (SE)3A15O12, (SE)2SiO5, CaAl(SE)O4, (SE)AlO3, wo SE eine seltene Erde (Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) oder eine Mischung von mehreren seltenen Erden darstellt. Diese Materialien können zusätzlich dotiert werden, um fluoreszierende oder phosphoreszierende Zentren im Kristall einzubauen.
[0026] Für die Herstellung von Materialien mit aufgewachsenen epitaktischen Schichten können die aufgeführten Materialien ebenfalls eingesetzt werden. Epitaxie Versuche sind für Experten mit Erfahrung in diesem Bereich hinreichend bekannt und können für die Zwecke dieser Erfindung und die benötigten Materialzusammensetzungen verwendet werden. Epitaxie ist ein Kristallwachstumsverfahren, das erlaubt, dünne, einkristalline Schichten aus einer gesättigten Lösung auf einem kristallinen Substrat mit angepasstem Kristallgitter aufwachsen zu lassen. Dieses Verfahren kann für die oben genannten Materialien und zusätzlich auch, z. B., (SE)Al3(BO3)4, (SE)Ga3(BO3)4, (SE)Sc3(BO3)4, (A)(SE)(MoO4)2, (A)(SE)(WO4)2eingesetzt werden. Hier steht SE ebenfalls für Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, und A für Li Na, K, Rb, Cs. Dotierungen mit zusätzlichen seltenen Erden oder Übergangsmetallen können von Vorteil sein. Weitere Materialbeispiele sind für Experten durchaus denkbar und können für diese Erfindung ebenfalls verwendet werden, wie z.B. Li(SE)F4, K(SE)3F10, SrAl2O4, CaAl2O4.
[0027] Des Weiteren können fluoreszierende oder phosphoreszierende Materialien in Einkristallform eingesetzt werden, z. B. nach dem Verfahren, das in Fig. 2. beschrieben wird und weiter oben ausführlich diskutiert wurde. Bedingung ist, dass der Kristall sich zu einem Wellenleiter verarbeiten lässt, ausgehend von einer dünnen Scheibe, oder von einer Kompositscheibe bestehend aus mehreren geklebten oder geschweissten Schichten.
[0028] Des Weiteren können fluoreszierende oder phosphoreszierende Materialien in Form von Gläsern, Glaskeramiken, Keramiken oder Kunststoffe eingesetzt werden, z. B. nach dem Verfahren, dass in Fig. 2. beschrieben wird und weiter oben ausführlich diskutiert wurde. Bedingung ist, dass der Kristall sich zu einem Wellenleiter verarbeiten lässt, ausgehend von einer dünnen Scheibe, oder von einer Kompositscheibe bestehend aus mehreren geklebten oder geschweissten Schichten. Solche Kompositherstellungstechniken sind besonders bei der Verwendung von Gläsern als Stand der Technik durchaus bekannt und sind geeignet, Schichten aus fluoreszierenden Gläsern (z.B. Gläser, die mit Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb dotiert sind) mit Unterlagen zu verbinden. Bei der Verwendung von Keramiken werden transparente Keramiken bevorzugt, die ebenfalls mit fluoreszierenden oder phosphoreszierenden Zentren dotiert werden können. Denkbar sind ebenfalls Verbindungen von kristallinen mit keramischen Materialien, von Kristallen mit Gläser, von Kunstoffen mit Gläser, usw.
Verzeichnis der Figuren:
[0029] Fig. 1: Wellenleiter in Faserform, mit verschiedenen Querschnitten und verschiedenen Beispielen für strukturierte Oberflächen. Die Faser kann verschiedenartige Querschnittformen aufweisen: z.B. kann der Querschnitt rund, quadratisch, rechteckig oder elliptisch sein. Entlang der Längsachse der Faser kann der Querschnitt konstante oder variable Ausmasse aufweisen: z. B. kann die Faser zylindrisch oder konisch sein, über die gesamte Länge konstant bleiben oder variieren.
[0030] Folgende Beispiele wurden skizziert: <tb>A.<sep>Muster mit gerundeter Aussparung. <tb>B.<sep>Muster mit rechteckiger Aussparung. <tb>C.<sep>Muster mit dreieckiger, asymmetrischer Aussparung. <tb>D.<sep>Muster mit dreieckiger, symmetrischer Aussparung. <tb>E.<sep>Muster mit jeweils dreieckiger und halbzylindrischer Aussparung. <tb>F.<sep>Muster mit kleiner, rechteckiger Aussparung und longitudinaler Nut. <tb>G.<sep>Muster mit zwei rechteckigen Aussparungen und doppelter longitudinaler Nut. <tb>H.<sep>Muster mit im Zick-zack Kurs verlaufender longitudinaler Nut und konischem Ende. <tb>I.<sep>Muster mit longitudinaler Nut mit Unterbrechungen. <tb>J.<sep>Spiralförmiges Muster. <tb>K.<sep>Muster mit kreisförmigem Loch. <tb>L.<sep>Muster mit rechteckigem Loch.
[0031] Fig. 2: Wellenleiter aus scheibenförmigen Material mit Herstellungsbeispiel durch Trennen und Strukturieren einzelner monolithischer Teilen. <tb>A.<sep>Bearbeitung mit Längsschnitten. <tb>B.<sep>Unterteilung in Wellenleiterelemente. <tb>C.<sep>Verwendbare Wellenleiter, die nach dem Zertrennungs- und Strukturierungsverfahren stehen geblieben sind.
[0032] Fig. 3: Wellenleiter aus Scheiben bestehend aus auf einem Substrat aufgebrachten dünnen Schichten <tb>A.<sep>Ausgangsmaterial: aus mehreren Schichten bestehende Scheibe. <tb>B.<sep>Eine Schicht wird wegpoliert. <tb>D.<sep>Bearbeitung mit Längsschnitten. <tb>E.<sep>Unterteilung in Wellenleiterelemente. <tb>F.<sep>Verwendbare Wellenleiter, die nach dem Zertrennungs- und Strukturierungsverfahren stehen geblieben sind.
[0033] Fig. 4: Bearbeitungsschritte für Wellenleiter aus Scheibe mit Oberflächenstruktur. <tb>A.<sep>Scheibe mit Oberflächenstruktur. <tb>B.<sep>Bearbeitung mit Längsschnitten. <tb>C.<sep>Unterteilung in Wellenleiterelemente. <tb>D.<sep>Verwendbaren Wellenleiter, die nach dem Zertrennungs- und Strukturierungsverfahren stehen geblieben sind.

Claims (8)

1. Zeiger für Messinstrumente oder Uhren, mit auf der Zeigerfahne angebrachten oder selber als Zeigerfahne wirkenden optischen Wellenleiter, mit einem zylindrischen, konischen oder rechteckigen Querschnitt, mit über die Länge des Wellenleiters konstant bleibenden oder variablen Ausmassen, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Oberflächen ganz oder teilweise Strukturen zur Erhöhung der Lichtauskopplung oder der Sichtbarkeit aufweisen.
2. Zeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Wellenleiter oder Fasern auf den Oberflächen Strukturen mit verschiedenen Ausmassen und/oder verschiedenen Ausrichtungen, in Quer- und/oder Längsrichtung aufweisen.
3. Zeiger nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen transversal, longitudinal, spiralförmig, auf einer oder mehreren Seiten der verwendeten Wellenleiter oder Fasern verlaufen. Für eine zylindrische oder leicht konische Faser mit Querschnitt zwischen 0.02 und 3 mm oder, besonders bevorzugt, zwischen 0,08 bis 0,8 mm, liegen die typischen Ausmasse der Strukturen im Bereich Tiefe × Breite = 40 bis 200 µm × 10 bis 300 µm, mit gleichmässigen oder variablen Abständen = 10 bis 1000 um. Für nicht zylindrische Wellenleiter mit Querschnittkantenlängen zwischen 0.02 und 3 mm oder, besonders bevorzugt, zwischen 0,04 bis 1,2 mm, liegen die typischen Ausmasse der Strukturen im Bereich Tiefe x Breite = 40 bis 200 µm × 10 bis 300 µm, mit gleichmässigen oder variablen Abständen = 10 bis 1000 µm. Die Strukturen können an mehreren Positionen oder auf mehreren Flächen angebracht werden.
4. Zeiger nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen ähnlich zu Beugungsgitter im Mikrometerbereich auf den Oberflächen angebracht sind, mit Tiefen × Breiten = 0,2 bis 40 µm × 0,2 bis 30 µm. Die Strukturen können an mehreren Positionen oder auf mehreren Flächen angebracht werden.
5. Zeiger nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zeiger je nach Ausgangsmaterial aus einzelnen oder mehrfachen Materialschichten deren Aussenseiten auf einer oder mehreren Oberflächen mit Strukturen nach Anspruch 3 versehen sind.
6. Zeiger nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zeiger aus epitaktisch aufgewachsenen kristallinen Schichten bestehen, die als Ausgangsmaterial dessen Aussenseiten auf einer oder mehreren Oberflächen mit Strukturen nach Anspruch 3 versehen sind.
7. Zeiger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsmaterialien aus epitaktischen Schichten bestehen, die aus mehreren einkristallinen Schichten eines Materialsystems bestehen. Diese Materialschichten können zusätzlich dotiert werden, um fluoreszierende oder phosphoreszierende Zentren einzubauen. Bevorzugte kristalline Materialsysteme für epitaktische Schichten sind: (SE)VO4, (SE)3Al5O12, (SE)2SiO5, CaAl(SE)O4, (SE)AlO3, (SE)Al3(BO3)4, (SE)Ga3(BO3)4, (SE)Sc3(BO3)4, (A)(SE)(MoO4)2, (A)(SE)(WO4)2. Dabei bedeutet SE eine seltene Erde (Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu ) oder eine Mischung von mehreren seltenen Erden.
8. Zeiger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsmaterialien aus einer oder mehreren aneinander gefügten Schichten bestehen. Als Materialien für diese Schichten können Gläser, Glaskeramiken, Keramiken, transparente Keramiken oder Kunststoffe eingesetzt werden, z. B. ausgehend von einer dünnen Scheibe, oder von einer Kompositscheibe bestehend als Verbindung aus mehreren geklebten oder geschweissten Schichten, in denen verschiedene fluoreszierende oder phosphoreszierende Zentren oder Dotierungen eingebaut wurden.
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