JPH01105918A - 有機非線型光学材料 - Google Patents
有機非線型光学材料Info
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- JPH01105918A JPH01105918A JP26180087A JP26180087A JPH01105918A JP H01105918 A JPH01105918 A JP H01105918A JP 26180087 A JP26180087 A JP 26180087A JP 26180087 A JP26180087 A JP 26180087A JP H01105918 A JPH01105918 A JP H01105918A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nonlinear optical
- formula
- crown ether
- optical
- optical material
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
- C09B63/00—Lakes
- C09B63/005—Metal lakes of dyes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
- C09B67/00—Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
- C09B67/0025—Crystal modifications; Special X-ray patterns
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/361—Organic materials
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は有機非線型光学材料に関し、詳しくは非線型光
学定数が太き（、光情報処理、光通信。
学定数が太き（、光情報処理、光通信。
光計測、光エレクトロニクスなどの分野において有用な
有機系の光学材料に関する。
有機系の光学材料に関する。
［従来の技術及び発明が解決しようとする問題点］一般
に、非線型光学材料は、光の電界の二乗あるいはそれ以
上に比例する非線型的応答を示す材料であって、光高調
波発生、光整流、光混合、光パラメトリック増幅、ポッ
ケルス効果など様々な効果をもたらすことから、近年、
光情報処理、光通信、光エレクトロニクスなどの各種素
材、例えば光スィッチ、光波長変換、光増幅等の素子と
して注目されている。
に、非線型光学材料は、光の電界の二乗あるいはそれ以
上に比例する非線型的応答を示す材料であって、光高調
波発生、光整流、光混合、光パラメトリック増幅、ポッ
ケルス効果など様々な効果をもたらすことから、近年、
光情報処理、光通信、光エレクトロニクスなどの各種素
材、例えば光スィッチ、光波長変換、光増幅等の素子と
して注目されている。
このような非線型光学材料としては、無機系の材料と有
機系の材料とに大別されるが、このうち無機系の光学材
料としてＫ Ｈｚ Ｐ Ｏｓ 、 Ｌ ｉ Ｎ ｂ
０３などが知られているが、非線型性が充分でないため
、使用に際して大きな結晶を作る必要があるとともに、
強いレーザー光を要するなどの難点があり、使用範囲が
極めて限定されている。一方、有機系の光学材料として
は、例えばｍ−ニトロアニリンや２−メチル−４−ニト
ロアニリンなどが知られているが、非線型性（つまり非
線型光学定数）が充分でなく、また欠陥の少ない結晶が
得難いため、素子化が困難であるなどの難点がある。
機系の材料とに大別されるが、このうち無機系の光学材
料としてＫ Ｈｚ Ｐ Ｏｓ 、 Ｌ ｉ Ｎ ｂ
０３などが知られているが、非線型性が充分でないため
、使用に際して大きな結晶を作る必要があるとともに、
強いレーザー光を要するなどの難点があり、使用範囲が
極めて限定されている。一方、有機系の光学材料として
は、例えばｍ−ニトロアニリンや２−メチル−４−ニト
ロアニリンなどが知られているが、非線型性（つまり非
線型光学定数）が充分でなく、また欠陥の少ない結晶が
得難いため、素子化が困難であるなどの難点がある。
本発明者らは、上記従来の有機系の非線型光学材料の欠
点を解消し、強いレーザー光の照射や大きな結晶を作る
ことを要せず、充分大きな非線型光学定数を示し、実用
的に価値の高い新しい有機非線型光学材料を開発すべく
鋭意研究を重ねた。
点を解消し、強いレーザー光の照射や大きな結晶を作る
ことを要せず、充分大きな非線型光学定数を示し、実用
的に価値の高い新しい有機非線型光学材料を開発すべく
鋭意研究を重ねた。
その研究過程において、非線型光学材料の分子設計を行
うにあたって、従来の有機系の非線型光学材料にクラウ
ンエーテルを導入することにより、上記課題を達成でき
ることを見出した。本発明はかかる知見に基いて完成し
たものである。すなわち本発明は、−最大 〔式中、Ａは電子受容性基９ｍは０〜３の整数。
うにあたって、従来の有機系の非線型光学材料にクラウ
ンエーテルを導入することにより、上記課題を達成でき
ることを見出した。本発明はかかる知見に基いて完成し
たものである。すなわち本発明は、−最大 〔式中、Ａは電子受容性基９ｍは０〜３の整数。
ｎは１〜３の整数をそれぞれ示す。またＺは−ＣＨ＝Ｃ
Ｈ−あるいは−Ｎ＝Ｎ−を示す。］で表わされるクラウ
ンエーテル誘導体からなる有機非線型光学材料を捉供す
るものである。
Ｈ−あるいは−Ｎ＝Ｎ−を示す。］で表わされるクラウ
ンエーテル誘導体からなる有機非線型光学材料を捉供す
るものである。
上記−最大（１）で表わされるクラウンエーテル誘導体
は、電子供与性基（ＯＨ基）と電子受容性基（Ａ）を有
する従来の有機非線型光学材料の電子供与性基（ＯＨ基
）側に、クラウンエーテルを導入したものであり、これ
によってＯＨｉの水素を安定化し、ＯＨ基の電子供与性
能を強化したものである。この−最大（Ｉ）のクラウン
エーテル誘導体は、各種の方法によって製造することが
できるが、例えば−最大 〔式中、ｎは前記と同じである。〕 で表わされるキノン誘導体と一般式 ％式％（［） 〔式中、Ａ、Ｚ及びｍは前記と同じである。〕で表わさ
れる電子受容性基含有化合物（例えば、置換フェニルヒ
ドラジン、置換スチレンなど）とをアルコール類（メタ
ノール、エタノール、インプロパツールなど）、エーテ
ル類（テトラヒドロフランなど）、有機酸（酢酸など）
等の有機溶媒中で硫酸、酢酸、酢酸ナトリウム等の酸や
塩あるいは塩基の存在下で、室温〜有機溶媒の沸点の温
度範囲で０．５〜２４時間程度反応させることによって
得ることができる。
は、電子供与性基（ＯＨ基）と電子受容性基（Ａ）を有
する従来の有機非線型光学材料の電子供与性基（ＯＨ基
）側に、クラウンエーテルを導入したものであり、これ
によってＯＨｉの水素を安定化し、ＯＨ基の電子供与性
能を強化したものである。この−最大（Ｉ）のクラウン
エーテル誘導体は、各種の方法によって製造することが
できるが、例えば−最大 〔式中、ｎは前記と同じである。〕 で表わされるキノン誘導体と一般式 ％式％（［） 〔式中、Ａ、Ｚ及びｍは前記と同じである。〕で表わさ
れる電子受容性基含有化合物（例えば、置換フェニルヒ
ドラジン、置換スチレンなど）とをアルコール類（メタ
ノール、エタノール、インプロパツールなど）、エーテ
ル類（テトラヒドロフランなど）、有機酸（酢酸など）
等の有機溶媒中で硫酸、酢酸、酢酸ナトリウム等の酸や
塩あるいは塩基の存在下で、室温〜有機溶媒の沸点の温
度範囲で０．５〜２４時間程度反応させることによって
得ることができる。
このようにして得られる一般式（Ｉ）のクラウンエーテ
ル誘導体は、式中のＡ、Ｚ、ｍ、ｎにより各種のものが
あるが、ここで、電子受容性基を示すＡの具体例として
は、式 ％式％） で表わされる官能基をあげることができる。
ル誘導体は、式中のＡ、Ｚ、ｍ、ｎにより各種のものが
あるが、ここで、電子受容性基を示すＡの具体例として
は、式 ％式％） で表わされる官能基をあげることができる。
次に、本発明を実施例および比較例によりさらに詳しく
説明する。
説明する。
合成例１
で表わされるキノン誘導体０．６ミリモルをエタノール
中で懸濁し、濃硫酸数滴を加えて溶解させり後、２．
４−ジニトロフェニルヒドラジンｔ−１，１倍モル加え
た。室温で４０分放置後、冷却して析出した結晶を濾別
した。次いで、エタノールで洗浄し、収率５９％で で表わされるクラウンエーテル誘導体を得た。
中で懸濁し、濃硫酸数滴を加えて溶解させり後、２．
４−ジニトロフェニルヒドラジンｔ−１，１倍モル加え
た。室温で４０分放置後、冷却して析出した結晶を濾別
した。次いで、エタノールで洗浄し、収率５９％で で表わされるクラウンエーテル誘導体を得た。
合成例２
キノン誘導体として
で表わされる化合物を用いたこと以外は、合成例１と同
様にして、 で表わされるクラウンエーテル誘導体を収率５５％で得
た。
様にして、 で表わされるクラウンエーテル誘導体を収率５５％で得
た。
次に、これら合成例１．２で得られたクラウンエーテル
誘導体の非線型光学効果の測定実験を実施例に示すが、
それに先立って実施例で測定するμ。β（永久双極子モ
ーメントと二次の非線型光学定数の積）の意義について
若干の説明を加える。
誘導体の非線型光学効果の測定実験を実施例に示すが、
それに先立って実施例で測定するμ。β（永久双極子モ
ーメントと二次の非線型光学定数の積）の意義について
若干の説明を加える。
一般に光が物質に入射すると、光の電界已によって、分
極Ｐが生じ、その関係は次式 ２式％ で表わされる。ここでχ１は電気感受率、χ２は二次の
非線型光学定数、χ３は三次の非線型光学定数である。
極Ｐが生じ、その関係は次式 ２式％ で表わされる。ここでχ１は電気感受率、χ２は二次の
非線型光学定数、χ３は三次の非線型光学定数である。
上記関係式は巨視的な分極と電界の関係式であるが、分
子１個に対しても同様な弐が成り立つと考えられる。つ
まり、有機分子の微視的分極μは次式で表わされる。
子１個に対しても同様な弐が成り立つと考えられる。つ
まり、有機分子の微視的分極μは次式で表わされる。
μ；μ。＋αＥ＋βＥｚ＋γＥ３＋・・・（式中、μ。
は永久双極子モーメント Ｅは光による電界、αは分極
率、βは二次の非線型光学定数、γは三次の非線型光学
定数を示す。）ここで、非線型光学定数であるβ、γや
χ２．χ３はそれぞれ関連があり、一つが大きいものは
他の値も大きいと考えられる。また、これらβ、γやχ
２．χ３等の非線型光学定数の大きいものほど大きな非
線型光学効果を発現するものである。しかも永久双極子
モーメントであるμ。は物質の違いによる差はあまりな
く、現在までに知られているほとんどの有機非線型光学
材料が３ Ｘ １０−１８〜１０ Ｘ １０−”ｅｓｕ
程度である。したがって、各物質のμ。βを測定して比
較すれば、その値の違いはβの値に起因するものと考え
てよい。それ故、μ。β値を測定すればその物質の非線
型光学効果の程度が直ちに判定できることとなる。
率、βは二次の非線型光学定数、γは三次の非線型光学
定数を示す。）ここで、非線型光学定数であるβ、γや
χ２．χ３はそれぞれ関連があり、一つが大きいものは
他の値も大きいと考えられる。また、これらβ、γやχ
２．χ３等の非線型光学定数の大きいものほど大きな非
線型光学効果を発現するものである。しかも永久双極子
モーメントであるμ。は物質の違いによる差はあまりな
く、現在までに知られているほとんどの有機非線型光学
材料が３ Ｘ １０−１８〜１０ Ｘ １０−”ｅｓｕ
程度である。したがって、各物質のμ。βを測定して比
較すれば、その値の違いはβの値に起因するものと考え
てよい。それ故、μ。β値を測定すればその物質の非線
型光学効果の程度が直ちに判定できることとなる。
実施例１，２
合成例１，２で得られたクラウンエーテル誘導体のμ。
βの値を第１図に示すようにして測定した。即ち、第１
図は試料の第二高調波（Ｓ ＨＧ）の強度を測定してμ
。βを算出するために使用する装置のブロック図であり
、まず試料（合成例で得られたクラウンエーテル誘導体
）をＤＭＳＯ溶媒に濃度０．１〜１．０重量％となるよ
うに溶解し、これを試料セル２に入れる。次にこの試料
セルに高電圧パルサー８により３Ｘ１０６Ｖ／ｍの電界
をパルス的に印加した。光源はＱスイッチＹＡＧレーザ
ーエの基本波ω（１，０６４μｍ）を用い、偏光面を電
界と平行に入射した。発生したＳＨＧを分光器３で分け
て受光器４に集め、ここで得られたＭａｋｅｒ干渉縞の
ピーク強度と間隔のデータを増幅器５．Ａ／Ｄコンバー
ター６を通してコンピューター７で処理し、μ。βを求
めた。結果を第１表に示す。
図は試料の第二高調波（Ｓ ＨＧ）の強度を測定してμ
。βを算出するために使用する装置のブロック図であり
、まず試料（合成例で得られたクラウンエーテル誘導体
）をＤＭＳＯ溶媒に濃度０．１〜１．０重量％となるよ
うに溶解し、これを試料セル２に入れる。次にこの試料
セルに高電圧パルサー８により３Ｘ１０６Ｖ／ｍの電界
をパルス的に印加した。光源はＱスイッチＹＡＧレーザ
ーエの基本波ω（１，０６４μｍ）を用い、偏光面を電
界と平行に入射した。発生したＳＨＧを分光器３で分け
て受光器４に集め、ここで得られたＭａｋｅｒ干渉縞の
ピーク強度と間隔のデータを増幅器５．Ａ／Ｄコンバー
ター６を通してコンピューター７で処理し、μ。βを求
めた。結果を第１表に示す。
なお、上述の実験方法は、Ｃ０Ｃ，Ｔｅｎｇ ａｎｄＡ
、Ｆ、 Ｇａｒｉｔｏ Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｖ、 ８２８
． ６７６６゜（１９８３）に報告された方法とほぼ同
じものである。
、Ｆ、 Ｇａｒｉｔｏ Ｐｈｙｓ、 Ｒｅｖ、 ８２８
． ６７６６゜（１９８３）に報告された方法とほぼ同
じものである。
比較例１
クラウンエーテル誘導体の代わりに、
で表わされる４−ヒドロキシ−２°、４°−ジニトロス
チルベンを用いたこと以外は、上記実施例と同様にして
μ。βの値を測定した。結果を第１表に示す。
チルベンを用いたこと以外は、上記実施例と同様にして
μ。βの値を測定した。結果を第１表に示す。
比較例２
クラウンエーテル誘導体の代わりに、
で表わされる２−メチル−４−ニトロアニリンを用いた
こと以外は、上記実施例と同様にしてμ０βの値を測定
した。結果を第１表に示す。
こと以外は、上記実施例と同様にしてμ０βの値を測定
した。結果を第１表に示す。
本発明のクラウンエーテル誘導体は、これまでの有機系
の非線型光学材料よりもはるかに大きいμ。β値を有し
、すぐれた非線型光学効果を発現する。そのため使用に
あたって、大きな結晶を作る必要がなく、また強いレー
ザー光を照射する必要もないという利点を有する。
の非線型光学材料よりもはるかに大きいμ。β値を有し
、すぐれた非線型光学効果を発現する。そのため使用に
あたって、大きな結晶を作る必要がなく、また強いレー
ザー光を照射する必要もないという利点を有する。
したがって、本発明のクラウンエーテル誘導体は、半導
体レーザー用の高調波発生器をはじめとするレーザー光
源や演算素子、光双安定素子、光変調器、光スィッチな
どのデバイスとして、光通信、光情報処理、光計測など
に有効かつ幅広く利用できる。
体レーザー用の高調波発生器をはじめとするレーザー光
源や演算素子、光双安定素子、光変調器、光スィッチな
どのデバイスとして、光通信、光情報処理、光計測など
に有効かつ幅広く利用できる。
第１図は、実施例および比較例で行った試料のμ。β値
を求める実験に用いた装置のブロック図である。 図中、１はＱスイッチＹＡＧレーザー、２は試料セル、
３は分光器、４は受光器、５は増幅器。 ６はＡ／Ｄコンバーター、７はコンピューター。 ８は高電圧パルサーを示す。
を求める実験に用いた装置のブロック図である。 図中、１はＱスイッチＹＡＧレーザー、２は試料セル、
３は分光器、４は受光器、５は増幅器。 ６はＡ／Ｄコンバーター、７はコンピューター。 ８は高電圧パルサーを示す。
Claims (2)
- （１）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Ａは電子受容性基、ｍは０〜３の整数、ｎは１
〜３の整数をそれぞれ示す。またＺは−ＣＨ＝ＣＨ−あ
るいは−Ｎ＝Ｎ−を示す。〕で表わされるクラウンエー
テル誘導体からなる有機非線型光学材料。 - （２）Ａで示される電子受容性基が、式 −ＮＯ＿２、▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼あるいは−ＣＨ＝Ｃ
（ＣＮ）＿２ で表わされるものである特許請求の範囲第１項記載の光
学材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26180087A JPH01105918A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 有機非線型光学材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26180087A JPH01105918A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 有機非線型光学材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01105918A true JPH01105918A (ja) | 1989-04-24 |
Family
ID=17366885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26180087A Pending JPH01105918A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 有機非線型光学材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01105918A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991000543A1 (fr) * | 1989-06-27 | 1991-01-10 | Toray Industries, Inc. | Element optique non lineaire secondaire |
-
1987
- 1987-10-19 JP JP26180087A patent/JPH01105918A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991000543A1 (fr) * | 1989-06-27 | 1991-01-10 | Toray Industries, Inc. | Element optique non lineaire secondaire |
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