JPH01114831A - 高いレベルの二次分極化率を示す高分子マトリックスを含有する光学品 - Google Patents

高いレベルの二次分極化率を示す高分子マトリックスを含有する光学品

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JPH01114831A
JPH01114831A JP63241153A JP24115388A JPH01114831A JP H01114831 A JPH01114831 A JP H01114831A JP 63241153 A JP63241153 A JP 63241153A JP 24115388 A JP24115388 A JP 24115388A JP H01114831 A JPH01114831 A JP H01114831A
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Douglas R Robello
ロバート ロベロ ダグラス
Abraham Ulman
アブラハム ウルマン
Craig S Willand
クレイグ スタンリー ウィランド
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学品、特に電磁線の分極による効果を示す光
学品に関する。具体的には、本発明は、電磁線の非線形
分極による効果を示す光学品に関する。
〔従来の技術〕
電界との接触により生ずる媒体の重要な分極成分は、−
次分極(線形分極)、二次分極(第一非線形分極)及び
三次分極(第二非線形分極)である。分子レベルでは、
このことは式(1)%式% (但し、Pは総誘発分極であり、 Eは電磁線により作り出される局部電界であり、α、β
及びTは、それぞれ分子特性の関数である一次、二次及
び三次分極率である)により表すことができる。
β及びTは、それぞれ第−及び第二部分極率(hype
rpolarizability)とも呼ばれる。式1
における分子レベルでの用語に関しては、−次又は線形
分極はαEであり、二次又は第一非線形分極はβE2で
あり、三次又は第二非線形分極はTU″である。
高分子レベルでは、対応する関係は式2(2)   P
 = x ”’E + x ”E” + x ”E’・
”(但し、Pは総誘発分極であり、 Eは電磁線により作り出される局部電界であり、X(1
)、X(t)及びx(3) は、それぞれ電磁波透過媒
体の一次、二次及び三次分極化率である)により表すこ
とができる。xH)及びx(3) は、それぞれ透過媒
体の第−及び第二非線形分極化率とも呼ばれる0式2に
おける分子レベルでの用語に関しては、−次又は線形分
極はxEであり、二次又は第一非線形分極はχ121E
2であり、三次又は第二非線形分極は×+3) E3で
ある。
二次分極(x u> Bりは、光整流(?を磁線入力を
直流出力に変換すること)、電磁線と直流入力の組み合
わせを利用してそれらを印加中に媒体の屈折率を変える
電気光学〔ボフケルズ(Pockslg) )効果を生
じさせること、電磁線の位相変更、及び最も顕著なもの
として周波数ダブリングがある第二調和発生(SIIG
)とも呼ばれるパラメトリック効果をはじめとする種々
の目的に有効ではないかと言われてきた。
高分子レベルで、かなりの大きさの二次分極(XH) 
Bりを達成するには、i3過媒体が10−’静電単位(
esu)を超える二次(第一非線形)分極化率、×+1
1+、を示す必要がある。このようなx(2) 値とす
るためには、第−超分極率βが10−”esLIを超え
る必要がある。分子がゼロを超えるβ値を示すためには
、分子がその中心に対して非対称、即ち中心非対称(n
oncen trosymme tr ic)でなけれ
ばならない、更に、分子は、励起状態と極性の異なる基
底状態の間で振動(即ち、共鳴)できなければならない
。基底及び励起状態の双極子モーメントの差が大きいだ
けでなく振動子強度の大きなときにも、β値が大きくな
ることが実験的にも理論的にも説明されている。
x (tゝが有用な大きさの値を示すには、β値が大き
いだけでなく、分子双極子が反転対称とならないように
整列している必要がある。分子双極子が極性整列、例え
ば、分子双極子を電界中で整列させて得られる極性整列
で配列することにより最も大きな×(!) 値が得られ
る。
デー ジエイ ウィリアムス(口、J、 Willia
ms)は、「オーガニック ボリメリンク アンド ノ
ンポリメリック マテリアルズ ウィズ ラージオプチ
カル ノンリニアリティズ(Organic Poty
meric and Non−PNon−Po1y M
aterials with  Large  0pt
ical Non1inearities) J 、ア
ンデー ケム(Angew、 Chew、)インターナ
ショナルエティション、英国、第23巻、690〜70
3 (1984)において、有機分子双極子を用いて、
ニオブ酸リチウム及びリン酸二水素カリウム等の従来の
無機中心非対称双極子結晶に対して優るとも劣らない二
次分極化率x(2) が達成できることを数学的に仮定
するとともに実験的に裏付けている。即ち、大きなX(
1)値とするために必要な有機分子双極子の極性整列を
得るために、ウィリアムスは、ホストの液晶性ポリマー
にゲスト分子として有機分子双極子を少量分散させた。
ホストポリマーをそのガラス転移温度を超える温度に加
熱後、外部から印加した電界中でポーリングして分子双
極子の所望の極性整列を生じさせ、その後、電界を印加
した状態で冷却すると、測定レベルの×31 を有する
有機フィルムが得られた。
更に、ウィリアムスは、ラングミュア(Lar+gmu
 ir) ・ブロンドアンド(Illodgett) 
(LII)フィルム構成法により生成するポリジアセチ
レン鎖等、LB法を用いる大きなx(2) 値を有する
フィルムの加工についても述べている。ウィリアムスは
更にこれらのフィルムの輻射線によるパターン化につい
ても提案している。
ジス(Zyss)は、「ノンリニア オーガニソクマテ
リアルズ フォー インテグレーテッド オプテイクス
(Nonlinear Organtc Materi
als forIntegrated 0ptics)
J 、ジャーナル オブ モレキュラー エレクトロニ
クス(Journal of Mo1ccular E
lectronics)、第1巻、25〜45(198
5)において、ウィリアムスのものを一般的には更に積
み重ねるものではあるが、受動線形光ガイド作成法を検
討し、且つ輻射線によるパターン化を含むLBフィルム
作成法について詳述し、第8図に線状ポリ÷−に転換し
たLBフィルムの構造を示している。
ガリト(Gari to)は、米国特許第4,431,
263号において、非線形光字高、圧電品、パイロ電気
品、導波管及び他のジアセチレンの線状ポリマーを含有
する物品を開示している。
チョー(Choe)は、米国特許第4,605.869
号におH30H3 (但し、nは3以上の整数及びYは「ニトロ、シアノ、
トリフルオロメチル、アシル、カルボキシ、アルカノイ
ルオキシ、アロイルオキシ、カルボキシミド、アルコキ
シスルホニル、アリロキシスルホニル等」とされている
)で表される構造の線状ポリマーを含有するレーザーの
周波数変換器を開示している。
シンガー(Singet)、ソーン(Sohn)及びラ
ラマ(LalaIlla)は、[セコンド ハーモニッ
ク ジェネレーション イン ボールド ポリマー フ
ィルムズ(Second Ilarmonic Gen
eration in r’oled r’olyme
r Films) J 、アブル フィズ レタ(八p
p1. Phy、 Lett、)、第49@、第5号、
8/4/86、第248〜250頁において、アゾ染料
のデイスパースレッドをポリ (メチルメタクリレート
)に加え、酸化インジウム錫の透明電極に回転塗布し、
金の薄い層をオーバーコートし、フィルム温度をそのガ
ラス転移温度を超えるまで上昇させ、ポーリング電界を
印加後、電界を印加したままフィルム温度をガラス転移
温度より十分低く冷却することが開示されている。
チ!l −(Choe)は、米国特許第4.659.1
77号において、有機分子双極子を含有する有機非線形
光学媒体を開示している。ここには、LBフィルム積層
法、並びに有機分子双極子をゲストとして線状ポリマー
のホストに分散し、ガラス転移温度を超える温度に加熱
し、電界にポーリング後電界を印加したまま冷却するこ
との両方が開示されている。
サギブ(Sagiv)は、米国特許第4.539.06
1号において、基板上に「自己積層(self−ass
embled) Jフィルムを形成する方法を開示して
いる。ここで、「自己積層」なる用語は、付着(dep
os i t 1on)すると自然に配向する連続した
単分子層からフィルムを形成できることを示す。最初の
単分子層は、結合基及び結合基前駆体を結合している炭
化水素結合成分からなる化合物を、基板の表面と反応さ
せるか、又は基板の表面上に吸着させることにより形成
される。この層を付着後に、結合基前駆体を結合基に転
化し、付着操作を繰り返すことができる。
〔発明により解決すべき課題〕
有機分子双極子により得られる高い二次分極化率(se
cond order polarization 5
usceptibility)を示す媒体を電磁線透過
用に含有する光字高は、従来の無機分子双極子を用いた
対応する光字高と比較して、有機分子双極子のより優れ
た第−超分極化率β、より高い透明性及びより大きな適
合性に基づく性能上の利点の可能性が見出されな。しか
しながら、この可能性を完全に実現するには、有機分子
双極子が安定な極性整列で配列するとともに、高い超分
極率密度〔β/V (但し、■は透過媒体の体積である
〕を示す透過媒体を提供する必要がある。
極性整列有機分子双極子の最も高い超分極率密度は、ラ
ングミュア・プロッドアントフィルム構造物において得
られた。しかしながら、これらは、連続した単分子層を
付着させて積層しなければならないので、本来、薄層透
過媒体以外は製造に時間がかかるとともに不便であると
いう欠点がある。
更に、付着したLBフィルムはti傷じやすい。このこ
とは、特に、不安定のことがよ(ある多層積層体にあて
はまる。積層後にLBフィルムを重合することが提案さ
れたが、これは、単一ul内で有機分子双極子を反応さ
せて線状ポリマーを生成することのみを示唆しているに
すぎない。
LBフィルム積層体(アセンブリ)の単分子付着は、外
部から印加した直流電界を印加して有機分子双極子をポ
ーリングすることにより回避することができる。しかし
ながら、当該技術分野で従来教示されたポーリング法で
は、透過媒体の超分極率密度β/Vの著しい減少が生じ
た。
有機分子双極子を液晶等の線状ポリマーに分散させると
、分子双極子の溶解度が抑制される。従って、有機分子
双極子濃度が20重量%程度となるのはまれである。線
状ポリマーをガラス転移温度を超える温度に加熱して分
子双極子を極性整列させると、本質的にランダム運動性
が増加しポーリングを補う傾向がある。加熱物質の層分
離及び熱崩壊も重大な問題である。
最後に、高分子マトリックスを用いて有機分子双極子を
極性整列に保つ程度では、それらのポリマーは線状ポリ
マーであった。線状ポリマーは外観は固体であるが、実
際には粘稠な液体である。
透過媒体を、ポーリング後に誤って線状ポリマーのガラ
ス転移温度又はその付近まで再加熱した場合には、分子
双極子の極性整列が失われる。更に、分子双極子は、低
温度であっても、線状ポリマーマトリックスの再配列の
ためにある程度の自由度を保持している。多くの用途で
、光学孔は、電磁線の透過中にエネルギーが散逸して内
部が加熱状態となるので、このことは、重大な問題であ
る。
しかして、本発明の目的は、共役π結合系を介して電子
受容体成分(部分)に結合した電子供与体成分(部分)
を有、する有機−極性一整列一中心非対称分子双極子を
含み10−9静電単位を超える二次分極化率を示す媒体
を電iff yAi3適用に含有することにより、第一
双極子モーメントを示す基底状態とそれと異なる双極子
モーメン1−を示す励起状態との間の分子双極子の振動
を可能にする光学孔において、分子双極子を整列状態に
保つための改善された手段を設けた光学孔を提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の目的は、前記光学孔が、分子双極子が架橋高分
子マトリックスにおいて繰り返し単位を構成することを
特徴とするときに達成される。
以下、二次分極に起因する効果を示す本発明を満足する
光学孔について説明する。
第1図において、光学孔100は、供給される電磁線1
01の第二調波(second hermonic)を
発生することができる。入ってくる電磁線は、第一プリ
ズムとして示されている入力手段103を通って、高い
レベル(> 10−”esu)の二次即ち第一非線形分
極化率を示す光学的に活性な透過媒体105(以下、単
に「本発明による光学的に活性な透過媒体」又は、より
簡潔に、「光学的に活性な透過媒体」と称する)に導入
される。電磁線は、媒体105を通って、第ニブリズム
として示されている出力手段107に透過する。最も簡
単な形態の光学孔では、入カブリズムも化カブリズムも
必要としない、透過媒体からの電磁線の逃散は、ガイド
要素109及び111を透過媒体の上下に場合により配
置することにより最少にすることができる。ガイド要素
は、透過媒体より低い屈折率を示すように選択すること
により放射損失を最少にすることができる。更に、又は
上記の代わりに、ガイド要素として、電磁線を反射する
ようなものを選択してもよい。
透過媒体を本発明の要件に従って作成すると、以下に具
体的に説明するように、透過媒体に入る電磁線の少なく
とも一部分は、透過媒体を通って移動中に周波数が変わ
る。より具体的には、周波数の第二調波が発生する。矢
印113で示すように、出力手段を出る電磁線は、入力
輻射線の最初の周波数及びこの周波数の第二調波の両方
を示す。必要に応じて、光学孔を出るm 磁線を、最初
の周波数の輻射線を吸収するとともに電磁線の高周波数
(短い波長)部分を透過することのできるフィルター1
15に通過させることにより、最初の周波数を保持する
電磁線を除去することができる。一種のフィルター又は
複数のフィルターを組み合わせて用いることにより、電
611 &51の広い周波数帯でも狭い周波数帯でも、
透過出力電磁綿117に保持することかできる。
第2図に、電磁線201を、プリズムとして示しである
入力手段203を通して上記した媒体105と同一のも
のでもよい光学的に活性なi3過媒体205に供給した
とき直流電位を生ずることのできる光字高200を示す
。媒体を通って電磁線が透過しているときには、透過媒
体の上表面及び下表面とそれぞれ電気的に接触する上電
極207と下電極209の間に電位差が生ずる。上下電
極の電位を電子応答装置(単位)215に伝えるために
電気伝導体211及び213を使用することもできる。
電子応答装置は、最もFJ車な形態では、透過媒体にお
ける電磁線の有無を示すデジタル応答を行う装置でよい
又、この電子応答装置は、透過媒体中の電磁線の有無だ
けでなくその強度又は波長を示すアナログ応答を行うも
のでもよい。
第3図に、透過している電磁線のビーム301を、直流
バイアスの同時受信の関数として物理的に変位すること
のできる光字高300を示す、光学的に活性な媒体10
5又は205と同一でもよい光学的に活性な透過媒体3
05は、透明な上下電極307及び309を備えている
。これらの電極は、例えば、真空蒸着した金属又は金属
酸化物、例えば、酸化インジウム錫、の薄層でもよい、
プリズム311として示した?It %S1線人力手段
は、上透明電極上に設ける。電磁線は矢印313で示し
たようにしてプリズムを通過する。電磁線が透過媒体に
入って、経路315a又は経路315bを通る。2つの
経路のうちのどれを通るかにより、第一電磁線は、下透
明電極から出て経路317a又は317bのどちらかに
沿って進む。
経路315aと径路317aとにより光字高を通る経路
へが形成され、一方、経路315bと経路317bとに
より光字高を通る経路Bが形成される。検出装置(単位
) 319a及び319bを設けて、それぞれ経路A及
びBに沿って進む?!電磁線受信する。′f′X!、汀
線が検出されない場合にはその電磁線が一方の経路に移
動したことを示しているとすることができるので、2つ
の検出装置のうちの一つだけが必須であることが明らか
である。
経路AとBとの間の電磁線の移動は、光学的に活性な透
過媒体に電磁線を透過させながら上下電極に直流バイア
スを供給することにより行うことができる。必要な直流
バイアスを達成するには、図示したように、直流電圧源
を電気伝導体327及び329によりそれぞれ上電極及
び下電極に接続する。
直流バイアスを印加することにより、i!ii過媒体過
大体な二次分極化率を示す物質から形成されているとき
にはその屈折率が変化する。このため、透過媒体を電気
的にバイアスすると、第一電磁線ビームが異なる角度で
屈折し、透過媒体を通る第一?i磁線経路が変わる。透
過媒体内に含有される分子双極子が正又は負の第−趙分
極率βを示すかにより、ある場合には透過媒体の屈折率
が電気バイアスにより増加し、他の場合には電気バイア
スにより低下する。
第4図に、反射基板401と層の形態で示しである本発
明による光学的に活性な透過媒体403を包含する光字
高400を示す、電磁線は、発生源405から、矢印4
07により示すようにして供給される。
この電磁線は、光学的に活性なi3!S媒体を横切り、
基板により反射し、また光学的に活性な透過媒体を横切
る。光学的に活性な透過媒体を出る電磁線は、矢印40
9で示しである。入力1を磁線の第二調波に応答するが
、入力輻射線の波長のものには応答しない検出器411
が、図示するように、層403からの電磁線を受信する
ように設けられる。第二調波の波長に選択的に応答する
検出器を用いる代わりに、より広い応答周波数帯を有す
る検出器を、第1図に関連して上述したような一種以上
のフィ、ルター要素との組み合わせにおいて用いること
もできる。光学的に活性な透過媒体の層が薄いほど、入
力電磁線の強度を高くして第二調波線の所定の出力を得
るようにしなければならない。極端な場合には、光学的
に活性なi3過媒体は、単分子配向分子双極子層であっ
てもよい。
第5図及び第6図に、矢印501に示した入力電磁線に
作用して第二調波の発生等のパラメトリック効果を誘発
することのできる本発明による光字高500を示す。入
力量°磁線を変更するために、上記した媒体105と同
様の特性を有していてもよい本発明による光学的に活性
な透過媒体505の層を外表面上に有する従来の任意の
型の透明光学4波管(optical wavegui
de)503を設ける。光学4波管503は、通常光学
的に受動性であり、即ち、有意のレベルの非線形(第二
又は第三次)分極を示さない。
プリズムとして示しである手段507は、入力電磁線を
導波管に導くために設けられる。一方、プリズムとして
示しである手段509は、導波管からの電磁線を回収す
るために設けられる。光学的に活性な透過媒体は人出カ
ブリズムの間に介在するように示しであるが、これらの
位置には介在層は必要ない。
入力電磁線が導波管を横切ると、電磁線の一部分が光学
的に活性な透過媒体の周囲層に当たり、屈折して導波管
に戻る。電磁線の逃散を避けるために、反射1!(図示
していない)を光学的に活性な透過媒体上に被覆するこ
とができる。透過電磁線が光学的に活性な透過媒体に連
続して当たると、第二調波の発生等の可測パラメトリッ
ク(parametric)効果を生じる。
第7図に、光字高500と同様の有効なパラメトリック
効果を生じるが、効率の向上した第二調波発生に好まし
い性能等、位相整合を向上させるより優れた性能を示す
ことのできる光学晶600を示す、基板601は、図示
されているように、重積4波層603.605.607
及び609を支持している。
図では基板上に4つの重積層が設けられているが、実際
には、奇数又は偶数で何層の重積層を設けてもよい、順
番で奇数の層(603及び607)は、本発明による光
学的に活性な透過媒体(媒体105と同様)で構成し、
一方、偶数Jm (605及び609)を上記した不活
性又は線形光学媒体で構成することができる。
又、光学的に活性及び不活性な透過媒体の順序を逆にす
ることもできる。
有効なパラメトリック効果を得るには、矢印611で示
した電m線を、プリズムとして示しである入力手段61
3を介して導波層に供給する。導波層を通ってプリズム
として示しである出力手段615に進む際、光学的に活
性及び不活性な透過媒体層は一体となって出力矢印61
7により示した電磁線の形態を変えるので、パラメトリ
ック(例えば、第二調波)効果がより効率的に発生する
上記した光字高の構成は、多種多様に異なる光字高の構
成の典型的なものである0本発明をよ、顕著な第二次分
極化率によって有用な効果を得る従来の光字高のいずれ
の構成にも適合できる0例えば、第5図では、線形光学
特性を示すことのできる光学的に活性な透過媒体が基板
を取り囲んでいる光字高が示されているが、上記したジ
ス(Zyss)の第2(d)図には、光学的に活性な透
過媒体がコアークラッドを構成し、線形の光学i3過媒
体がシェルを構成する、正反対の配置が開示されている
更に、ジスは、線形光学透過媒体基板の表面の溝に光学
的に活性な透過媒体を設ける配置も開示している。第二
次非分極効果を示すジスの全ての光字高構成は、本発明
の実施に適用できる。
本発明の各光字高の必須部材は、架橋して高分子マトリ
ックスを形成している橿性整列分子双極子を含有する1
0−’ (好ましくは、10−’)静電jij位を超え
る第二次分極化率を示す光学的に活性な透過媒体である
0分子双極子は、共役π結合系を付与する結合成分によ
り電子供与体成分に結合した電子受容体成分を包含して
、第一双極子モーメントを示す基底状態と異なる双極子
モーメントを示す励起状態との間の分子双極子の振動を
可能にしている0分子双極子は、限界状態である振動(
共鳴)状態と励起状態が化学式での表示に向いているの
で、それらの対の式で表される。対の式は、たとえ振動
限界のいずれも実際には全く実在しないことが分かって
いるとしても、構造の変動の範囲を示すpに有効である
。本発明の分子双極子は、−船釣に対の式3 : (式中、Aは電子受容体成分であり; Dは電子供与体成分であり; Eは結合成分、具体的には電荷移動共鳴のための進路を
提供する共役π結合系であり;lは1〜4の整数であり
; しは架橋成分である)により表わされる。
便宜上、分子双極子は、特記のないかぎり、基底状態の
構造を用いて示す。
電子受容体成分Aは、都合の良い従来の形態をとること
ができる。例えば、電子受容体成分は、上記したウィリ
アムズにより開示されたオキソ、シアノ又はニトロ成分
てよい。本発明の特に好ましい態様における電子受容体
成分Δは、スルボニル成分である。極性整列有機分子双
極子含有光字高は、電子受容体としてスルホニル成分を
含有している。電子受容体成分がスルホニル成分のとき
には、対の式4 : (式中、R1は場合により置換した炭化水素成分で、置
換基の一つが架橋成分しであってもよい)で表すことが
できる。
電子供与体成分は、都合のよい従来のいずれの形態をも
とることができる。この電子供与体成分はアミノ成分で
あってもよい、第一、第二及び第三アミノ成分を使用す
ることができ、後者がもっとも好ましく、前者が好まし
い度合いが最も少ない。第二及び第三アミノ成分のみが
、スルホニル成分と同様に、必要に応じて炭化水素成分
を置換することにより特性の置換基変更が可能であり、
且つ第三アミノ成分のみが最も高度な極性励起状態を生
ずる。電子供与体がアミノ成分のとき、対の式5 : (式中、R2及びR3は、独立的にし、水素又は任意に
置換した炭化水素成分である)で表すことができる。
電子供与体成分としてアミノ基を用いる代わりに、オキ
シ又はチオ電子供与体成分を用いるのが特に好ましい。
このようなオキシ及びチオ電子供与体成分対の弐6 : ■ 11+ (式中、R4は任意に置換した炭化水素成分で、置換基
の一つは任意に架橋成分しのひとつであり、Xは酸素又
はイオウである)で表すことができる。
電子受容体成分と電子供与体成分を結合している成分E
は、3つの基本的特性を満足するように選択される。第
一に、その分子は中心非対象で、それにより基底状態で
さえ双極子モーメントを示すように選択される。第二に
、電子供与体成分と電子受容体成分の空間分離が十分と
なるように選訳し、電子供与体成分と電子受容体成分の
極性励起状態において大きな双極子モーメントを付与す
るようにする。第三に、結合成分は、基底状態と励起状
態との間の振動又は電荷移動共鳴が効率的となるように
選択する。これにより、励起状態双極子モーメントと基
底状態双極子モーメントとの間の差が大きくなる。
共役π結合系は3つの要件全てを満足することができる
。最も基本的なレベルでは、このような結合系は、メチ
ン(メテニル及びメチリジン)基の鎖により提供するこ
とができる。この場合、メチン基は、特記のない限りは
置換した形態をも包含する。このような鎖は、任意に一
種以上の、アザ(−N=)成分を包含する。
振動又は電荷移動共鳴に関する要件を満足するためには
、共鳴経路が偶数の原子により定められることが必要で
ある。電子供与体と電子受容体との間の共鳴経路におけ
る原子の数は、好ましくは少なくとも4であり、最適に
は少なくとも8である。
共鳴経路の原子数を増加することにより励起状態の双極
子モーメントが増加する一方で、上記で定義した超分極
率密度の損失だけでなく熱等のエネルギー損失(例えば
、透明度の減少)を生じる非平面的分子配座に傾き、そ
の結果、共1p、経路の原子数を増加すると、最初に利
得が減少しそれから全面的な損失を生ずる。従って、−
i的に、電子供与体と電子受容体との間の共鳴経路の原
子数は、20以下が好ましく、14以下が最適である。
好ましい態様においては、上記結合成分は、対の式7 
: %式% (式中、Gはそれぞれ独立的にメチン又はアザであり、 Iは4〜20、好ましくは8〜14である)で表すこと
ができる。
合成の便宜上、わずかに2個の隣接するGiがアザ基で
あることが一般的に好ましい、従って、アザ(−N−)
基とジアゾ(−N−N−)基の両方が結合基に存在して
もよい。
アザ基の置換はできないのに対して、メチン基は、必要
に応じて置換してもよい。結合成分は、共鳴経路におけ
るメチン基を架橋している置換基により少なくとも部分
的に硬質化されたものが好ましい、結合成分の硬質化に
よりエネルギーの散逸が減少する。共鳴経路におけるメ
チン基の置換をブリッジする特に好ましい態様において
は、その結合成分は全体又は部分的に芳香族化されてい
る。炭素環式及び複素環式芳香族化が特に好ましい。
本発明の特に好ましい態様においては、電子受容体成分
Aと結合成分Eの隣接末端部分は、対の弐8 : ^ O (式中、Aは電子受容体成分であり、 R1は水素、架橋成分して置換された炭化水素置換基等
の置換基を場合により包含する、電子受容体成分と一体
となって、結合しているフェニル環の電子受容性を強化
する置換基、又はそれらの組み合わせである)により表
わすことができる。
電子受容体成分がスルボニル−5so□R1であり結合
成分の隣接原子がアザ(−N =)基のとき、スルホニ
ル基とアザ基の組み合わせにより、スルボンイミノ5=
N−SO□R+が形成される。本発明の特に好ましい態
様においては、末端スルホンイミノ基と結合基の隣接芳
香族化部分は、対の式9 :%式% (式中、R1及びR1は上記で定義した通りである)で
表すことができる。
本発明の具体的な好ましい態様において、電子供与体成
分りと結合成分Eの隣接末端部分は、対の式lO: (式中、Dは電子供与体成分であり、 R4は水素、架橋成分して置換した炭化水素置換基等の
置換基を場合により包含する、電子供与体0と一体とな
って、結合するフェニル環の電子供与性を強化する置換
基、又はそれらの組み合わせである)で表すことができ
る。
電子供与が窒素原子からであるときには、火1の式11
: (式中、R4及びR2は上記で定義した通りである)で
表される好ましい双極化合物により示される、4−ピリ
ジニウムと4−ピリドの互変異性体により形成される末
端芳香族硬質環系が可能である。
分子双極子の特に好ましい態様では、弐8及び9で示さ
れる電子受容体成分と式lO及び11で示される電子供
与体成分の両方に隣接する結合成分が芳香族化される。
本発明の要件を満足する分子双極子の特に好ましいもの
は、架橋4−八−4゛−0−スチルベン類(式中、A及
び0は上記で定義した通りである)である、これらのス
チルベンにおいては、電子受容体成分のスルホニル及び
電子供与体成分は各々共役π結合の結合成分の一つの末
端芳香族化部分に結合しており、結合成分の芳香族化部
分はエチレン(ビニレン)基に接続している。スチルベ
ンの単独エチレン結合基を、上記した共鳴経路鎖長内で
2個以上のエチレン基で置換すると、非常に有利な類似
体が実現する。特に結合のエチレン部分における個々の
メチン基をアザ基で置換することは、高いβ値を得るこ
とと適合できる。エチレンにより拡大し且つアザにより
置換したスチルベンの変種は、スチルベン類と顕著な特
性上の類似性の化合物であるので、以下「スチルベン・
イド化合物」と称する。
本発明の好ましい態様においては、スチルベン類とスチ
ルベンイド化合物は、対の式12:(式中、ASDSI
L、R”及びR4は上記で定義した通りであり、 Gは各々独立的にメチン又はアザ成分であるが、但しわ
ずかに2個のアザ成分が隣接しているものとし、 nは1〜3の整数である)で表すことができる。
スルホイミノ基は、対の式12のスチルヘノイド構造と
は適合しない、末端スルホ・イミノ基を含有する高レベ
ルの超分極率を示ず双極化合物の好ましい種類の一つと
して、対の式13: (式中、D、IL、R’、R”及びR6は上記で定義し
た通りであり、 Gは各々独立的にメチン又はアザ成分であるが、但しわ
ずかに2個のアザ成分が隣接しているものとし、 pは0又は1の整数である)で表わされるもの  (1
4)が挙げられる。
対の式13において、結合成分の2個の末端共鳴経路原
子は硬質芳香族環に包含されないが、単一又は複数の硬
質芳香族環は結合成分の各共鳴経路末端原子には隣接す
る。これに関連して、結合成分により提供される共鳴経
路には6個又は12個の原子が存在する。
電子供与が窒素原子からである場合には、対の式14: (式中、ffi、L、R’、R2、R”及びR′は上記
で定義した通りであり、 Gは各々独立的にメチン又はアザ成分であるが、但しわ
ずかに2個のアザ成分が隣接しているものとし、 は0〜3の整数である)で表される好ましい1化合物に
より示される4−ピリジニウムと42リドの互変異性体
により形成される末端芳香1質環系が可能である。
j合成分が2個以上の芳香族環を含有するとき、1、ら
の芳香族環が共通平面にあると、超分極率1が最も高く
なるので特に好ましい、芳香族環4通平面性を維持する
ためには、芳香族環の部でない中間メチン基のいずれも
が無置換のままろることが好ましい、しかしながら、フ
ッ素及受素数約1〜3の低級アル゛キル基等の、共通子
Iaa、tl と適合する立体的にコンパクトなメチン
Wta基は可能である。
電子供与体及び電子受容体が分子双極子の架橋を左右す
るするものである場合には、結合成分の芳香族環が無置
換のままで、高度の性能を達成することができる。他の
場合には、分子双極子を架橋するための部位として結合
成分の芳香族環を用いるのが合成上都合がよい、どちら
の場合にも、電子受容体成分A及び電子供与体成分りに
より生じる電子の非対象性を補う置換基を、可能なフェ
ニレン環の位置に用いることにより、分子双極子の双極
子モーメントを増加することができる装置1負により付
与されるフェニル環の電子供与性及び受容性は、ハメッ
トのシグマ値の割り当てにより広範に研究され定量化さ
れてきた。フェニル環を電子受容性にする置換基は正の
ハメットのシグマ値が割り当てられ、フェニル環を電子
供与性にする置換基は負のハメットのシグマ値が割り当
てられる。フェニル環に結合している水素原子には、ハ
メットのシグマ値ゼロが割り当てられる。フェニル環の
置換基のハメットのシグマ値を代数的に合計することに
より、フェニル環に関する正味のハメットのシグマ値を
出すことができる。この正味のハメットのシグマ値が、
置換フェニル環が電子受容性(正の正味ハメットのシグ
マ値で示される)か電子供与性(負の正味ハメットのシ
グマ値で示される)かの目安となる。更に、置換基のハ
メットのシグマ値を代数的に合計することにより、置換
フェニル環の電子受容性又は電子供与性の程度を定量化
できる。
1979年マグロ−ヒル社より発行された「ランゲズ・
ハンドブック・オブ・ケミストリー(Lange’51
1andbook of Chemistry) J第
12版の第3−135〜3−138頁の表3−12には
、多数の通常遭遇する置換基に関するハメットのシグマ
値が挙げられている。オルト位とパラ位の置換基は通常
同一のハメットのシグマ値を示し、これらの値はメタ位
に関するシグマ値とは若干ことなるだけであるが、いず
れにしても公表されている一覧表より求めることができ
る。典型的な単純置換基とそれらの公表されているメタ
位のハメットのシグマ値は、メチル σ−−0.07、
エチルσ=−0,07、n−プロピルa=−0,05,
1so−プロピルty = −0,07、n−ブチル、
F −−0,07及び5ec−ブチルσ= −0,07
等の第−及び第二アルキル置換基である。これらのアル
キル置換基は合成上都合がよく好ましい。
第三炭素原子を含有するアルキル置換基、特に第三アル
キルは、更により電子供与性の傾向がある。
フェニル、α−ナフチル及びβ−ナフチル基等の了り−
ル基が使用可能である(例えば、フェニルσ−+0.0
6) 、他の有用且つ特に好ましい炭化水素置換基とし
ては、アルカリール置換基(例えば、p−メチルフェニ
ル)、アラルキル置換基(例えば、ベンジルσ=−0,
05及びフェネチル)、アルケニル置換基(例えば、ビ
ニルσ−+0.02)、アラルケニルZIAW (例え
ば、2−フェニルビニルσ=+0.14) 、アルキニ
ル置換基(例えば、エチニルσ= +0.21、プロパ
ルギル及び2−ブチニル)及びアラルキニルff1A基
(例えば、フエネチニルσ=+0.14)等が挙げられ
る。ハロアルキル置換vi、(例えば°、ブロモメチル
、クロロメチルσ=−〇、12、フルオロメチル及びイ
オドメチル)、へロアリール置換基(例えば、p−ブロ
モフェニル、m −7’ロモフエニル及びp−クロロフ
ェニル)及びヒドロキシアルキル置換基(例えば、ヒド
ロキシメチルσ= +0.08)等の置換炭化水素の置
換基も可能である。
R″置換基をそれぞれ独立的に、正のハメットのシグマ
値を有する公知のフェニル環置換基から選択し、R4を
負のハメットのシグマ値を有する公知のフェニル環ns
*uから選択することが特に好ましい、しかしながら、
これに関連して、あるものが電子供与性で、あるものが
実質的に中性で、あるものが電子受容性であるRa 置
換基の組み合わせも可能である。又、電子供与体成分八
と総合して代数的合計が正の正味ハメットのシグマ値と
なるR” i換基の組み合わせも可能である。好ましく
は、スルホニル基を含めないで正の正味ハメットのシグ
マ値となるR’ 置換基の組み合わせがよい、同様に、
電子供与体成分Oと総合して代数的合計が負の正味ハメ
ットのシグマ値となるpd置換基の組み合わせも可能で
ある。好ましくは、置換基り含めないで負の正味ハメッ
i・のシグマ値となるR4置換基の組み合わせがよい。
所望の共鳴パターンがくずれるのを防ぐために、いずれ
のR1置換基も電子受容体成分のハメットのシグマ値よ
り大きな正の値を有せず且ついずれのR4置換基も電子
供与体成分りのハメットのシグマ値より大きな負の値を
存しないことが必要である、又、大きなβ値は、華に双
極子モーメントを大きくするだけでなく励起状態と基底
状態の双極子モーメントの差を大きくすることによるこ
とを心に留めておく必要がある。従って、置換基は可逆
的な電荷移動、即ち、電荷移動共鳴と適合するものから
選択しなければならない。このようなことから、ハメッ
トのシグマ値が極端に高いか低い置換基は避けるのがよ
い。
必要に応じて、2つの隣接するR”又はRd置換基は、
共に、それらが結合しているフェニル環と融合して環を
形成することができる。融合ベンゾ環が特に好ましい。
従って、結合成分において、ナフチル及びアントラシル
芳香族環等の多環式芳香族環も可能である。融合ベンゾ
環は、芳香族核の共通平面性と適合し、且つそれら自体
が置換しないかぎりは、電子非対象性には影響しない。
更に、必要に応じて、piSR3及びR4は、成分口に
対してオルト位のR4直換基とともに融合環、好ましく
は5又は6員環を形成することができる。例えば、対の
式11におけるアミノ電子供与体成分は、結合成分とと
もにユロリデン環を形成することができる。電子供与体
成分のへテロ原子を含有する非常に多くの他の融合環も
可能である。しかしながら、有効な双極子分子構造の観
点から、融合環置換基の形態は、分子の嵩を大きくし、
その結果、超分極率密度を減少するとともに、多くの場
合、−価の置換基の合成上の利点を欠くので好ましくな
い。
置換基R1及びR4は、すべての場合、任意に置換した
炭化水素置換基でよく、一方、R2及びR3は、水素原
子又は任意に置換した炭化水素置換基でよく、片方又両
方が任意に置換した炭化水素置換基であることが好まし
い。特に好ましい炭化水素置換基の形態は、炭素数1〜
約40(好ましくは炭素数1〜10、最適には炭素数1
〜6)の脂肪族炭化水素置換基、例えば、アルキル、ア
ルケニル及びアルキニルでこれらはすべて環状の形態を
包含する;炭素数6〜20(好ましくは炭素数6〜IO
2即ちフェニル及びナフチル)の芳香族炭化水素置換基
;及びこれらの脂肪族及び芳香族置換基の複合体である
炭化水素置換基、例えば、アルカリ°−ル、アラルキル
、アルカシルキル、アラルカリール等である。脂肪族置
換基及び直換成分は、立体状又は合成上の見地から不飽
和を含有することができる。
炭化水素置換基の全ては、任意に置換して透過媒体にお
ける゛極性整列を容易にしてもよい、炭化水素置換基の
いずれか一つ又は組み合わたものが架橋成分して置換し
ていてもよい。
必要に応じて、電子受容体及び供与体の炭化水素及び置
換炭化水素置換基を選択して、電子受容体及び供与体成
分のそれぞれ電子受容又は供与作用を強化することがで
きる。R”及びR6置換基の選択に関連して上記で説明
したように、この目的には、電子供与体及び電子受容体
成分のハメットのシグマ値が有効である。例えば、第一
アミノ5(−N11□)、アルキルアミノ等の第ニアミ
ノ基(例えば、 NIICIIz 、NIICIhCI
li及び−Nll−n−C4111)及びジアルキルア
ミノ等の第三アミノ基(例えば、ジメチルアミノ)のハ
メットのシグマ値は、第一アミノ基の場合−0,04〜
−0,83であり、第二及び第三アミノ基の場合は一般
的に−0,20より負のハメットのシグマ値を有してい
る。
分子双極子が架橋高分子マトリックスを形成するために
は、それらが少なくとも3個の隣接分子双極子に極性整
列で結合している必要がある。このためには、各分子双
極子には、少なくとも一つの架橋成分りが必要である。
各分子双極子に単一の架橋成分が用いられる場合には、
その架橋成分自体が、少なくとも3つの隣接分子双極子
を結合して架橋高分子マトリックスを形成できなければ
ならない。3つの隣接分子双極子をオキシ(−0−)結
合により架橋できる好ましい成分の一例としてシロキシ
(SiCh)Mが挙げられる。2つ以上の架橋成分が用
いられ・る場合には、好ましい架橋成分は活性ビニル基
から得られる。活性ビニル基を反応することにより、分
子双極子の残分がペンダント基として結合した高分子骨
格を形成する架橋成分が生成する。2つ以上の架橋成分
を使用することにより、分子双極子が2つ以上の高分子
骨格、従って、架橋高分子マトリックスを生成する際に
結合する。
選択される分子双極子高分子モーメントの詳細な形態は
、ある程度、光学的に活性な透過媒体を形成するのにと
られる方法による。一つには、高分子マトリックスを含
有する分子双極子がとることができる形態が多様である
ことを示すために、以下好ましい方法を述べる。
本発明の要件を満足する光学的に活性な透過層を形成す
る一つの方法は、自己積層フィルムを製造することであ
る。ここで、「自己積層」なる用語は、付着すると自然
に配向する連続した各単分子層からフィルムを形成でき
ることを示すために用いられている0本発明の要件を満
足する光学的に活性な自己積層フィルムを形成する一つ
の手法は、サギブ(Sagiv)による米国特許筒4.
539.061号の教示事項を変更することにより実施
できる。
サギブは順次付着により基板上に層を形成することを教
示している。第一単分子層は、結合基及び結合基の前駆
体を結合している炭化水素結合成分からなる化合物を基
板表面と反応させるが又はそこに吸着させることにより
形成される。この第−層は、結合基を基板表面に吸着又
は結合させ、結合基の前駆体を基板表面から離して付着
する空間配向法により、基板上に付着させる。この第−
層を形成後、基板表面から離れている結合基前駆体を改
質して結合部位を提供する。第−層を基板上に付着する
のと同様にして、今度は、第一層上に第二層を形成する
ことができる。第二層形成後、必要に応じて、所望の厚
さのフィルムとなるまで被覆操作を繰り返す。
本発明の自己積層フィルムとサギブにより開示されてい
るものとの間の非常に重要な差は、サギブにおいて教示
している炭化水素結合成分の代わりに、本発明では、2
種類の炭化水素成分、即ち、一方がスルホニル電子受容
体成分の一部分を形成し、他方が電子供与体成分の一部
分を形成し且つ一方が結合基で置換され、他方が結合基
のn;1駆体で置換されている2種類の炭化水素成分を
用いている点にある。自己積層フィルムを形成するため
に用いられる分子双極子分子全体は、式15及び16:
0=43=0 ■ !  e −5−O 0−5=O f)、−!3−0 ε 〔式中、[は上記したような結合成分であり、ローは上
記したような−NR”R″又は−XI?’  (但し、
R1,Rff又はR4が存在する場合にはそれらのうち
の少なくとも一つが、31又はPIで置換された上記の
ような任意に置換された炭化水素基である)等の電子供
与体成分、 Blは結合基であり、 plは結合基の前駆体である〕で表すことができる。
上記したサギブに記載されている種々の結合基のうち、
少なくとも3つの隣接分子双極子を架橋することのでき
るものが使用可能である。トリクロロシラン等のシラン
成分が、特にこの目的に適している。
サギブは、多種多様の結合基の前駆体、及びそれらの結
合基への転化についての種々の手法を開示している。こ
のような結合基の前駆体及び転化手法は、分子双極子の
保持と適合する限りにおいて用いることができる。しか
しながら、−船釣には、サギブが提案するドラコニアン
法(例えば、オシノリシス)は、本発明の分子双極子の
保持とは適合しない。
好ましい態様においては、°P′は比較的穏和な条件下
で加水分解してヒドロキシ官能基を提供することのでき
る前駆体の形態をとることができる。
これ暢は、アルコールを生成するための従来の手法を用
いることができる0例えば、結合基の前駆体がハロゲン
化物置換基のとき、このハロゲン化物は加水分解により
容易に置換されヒドロキシ法を提供することができる。
エステル、アミド、アルキルチオ、了り−ルチオ、アリ
ロキシ及びアルコキシ基も、公知の手法により容易に加
水分解して分子双極子の炭化水素上にヒドロキシ置換基
を生成することができる。
本発明の特に好ましい形態においては、自己積層フィル
ムの構成に選択される基板は、石英又はガラス等の光学
的に透明なケイ酸質支持体である。
ケイ酸質支持体は、表面にヒドロキシル法を示すことが
知られている。式15又は16を満足する化合物の単分
子層がケイ酸質基板上に広がっている。
結合基は、好ましくは一5IC13である。結合基と基
板を水の存在下で反応させると、次の構造:MOMOM
O l      1     1 基板 (式中、MDは式15及び16に関連して上記で定義し
た一R’−SO,+−E−D−であり、plは、好まし
くは、加水分解によりヒドロキシル基を生成するの用い
ることができる結合基の前駆体である)の第−層が生ず
る。
結合基の前駆体をヒドロキシ基に転化すると、第−層に
類似した第二層を基板上に形成することができる。この
一連の工程を繰り返すことにより、所望の数の層を形成
することができる。下記は3回の連続付着により形成さ
れる好ましい自己積層フィルムである: MOMOMO l      1     1 MD     MD     MD l     1    1 −O−9i−〇−3i−−0−!3i −基板 本発明のこの態様では、架橋成分しは、オキシ(−0−
)結合の形態をとる。ここで、隣接する分子双極子は共
通のオキシ結合を共有している。
最後の層におけるPlが結合基の前駆体として残存して
いるか又はヒドロキシル基に転化しているかは重要では
ない。
単一の整列MD層を含有している光学的に活性な透過層
は有効ではあるが、少なくとも50層を積層したMO層
、最も好ましくは少なくとも100層を積層したMO層
を有する本発明による光字高を構成することが好ましい
。層は5000以上の多数を積層することができる。実
際には、通常最高約1000層を重ね合わせて光学的に
活性な透過媒体を形成する。
自己積層付着法が、約2000Å以下の厚みの光学的に
活性な透過フィルムの作成に好ましい。
厚みが約2000人を超える、特に1μmを超える等の
比較的j7い光学的に活性な要素が所望の場合には、連
続単分子付着法により光学的に活性な層を形成すること
は時間がかかる。従って、本発明によるより厚い光学的
に活性な要素は、巨視的構成法、即ち、光学的に活性な
要素の多くの又は全ての分子層を同時に形成することが
でき、従って、分子層の数だけの繰り返しを必要としな
い構成法により構成することが好ましい。
好ましい巨視的構成法の一つとして、未配向状態の分子
双極子を含有する流体をパターン化(例えば、スピンキ
ャスト又は他の方法で適当に行形する)し、外部から印
加した電界中で分子双極子を整列(ポーリング)後、外
部電界が存在しなくなったとき分子双極子を極性整列に
保持できる硬質架橋高分子マトリックスに流体を転換す
ることが挙げられる。この−船釣な方法についての多数
の異なる変法も可能である。光学的に活性な透過媒体の
巨視的構成を行うための好ましい方法として、各々2種
以上の光重合性置換基を含有するモノマーである分子双
極子を用いることが挙げられる。光重合性置換基を配向
しない状態とするとともに、外部から電界を印加した状
態で分子双極子を極性配列のままにするために、結合が
柔軟でなければならない。2個の重合性置換基を含有す
る双極子モノマーに由来する分子双極子反復−m位の典
型的な形態を対の式17〜28に示す。3又は4個の光
重合性置換基を含有する双極子モノマーは、架橋基によ
り置換される、存在する置換基の故のみによって示され
るものとは異なる。
II。
1o1 ε 0−5=O 「 L− ↑ E ■ L− Q=43=Q ■ L− ■ D+ 0==S:=O 一シ− ■ D+ ■ D+ D+ 白 よ り+ −L− ^ ■ −L−− ■ X+ L− 白 L− ■ X+ L− 0,5==0 −り一 X+ (式中、A、[!、D及びしは上記で定義した通りであ
り、 R” 、 R’ 、R’、 R”、R3及びR’ハ上記
シタ要件を満足する成分であるが、この場合、Lが置換
しているときには、更に、柔軟なスペーサーとして作用
して、重合に先立ち光架橋成分の前駆体を双極子モノマ
ーの残分との関係において空間的に配向させることがで
きる成分から選択され条)。
好ましい態様においては、この柔軟性スペーサーは、炭
素数2〜IO1好ましくは炭素数4〜8のアルキレン等
の任意に置換した炭化水素成分である。アルキレン鎖結
合は、20乃至40個の炭素原子にも延長することがで
きるが、−Flu的にスペーサー成分の大きさを限定し
て超分極率密度の減少を避けることが好ましい。特に好
ましい態様においでは、スペーサー成分は、−(e11
□)、−(式中、rは2〜10、好ましくは4〜8であ
る)基である。
好ましい態様においては、光架矯成分!、は、式: (式中、Acは活性成分であり、 p%は水素又は炭素数1〜6の低級アルキル基、好まし
くは水素又はメチル基である)を満足する活性ビニル基
に由来するものである。本発明の特に好ましい形態にお
いては、活性成分は、カルボキシ−C(0) 0−成分
である。
本発明の具体的な好ましい態様においては、架橋成分り
は、式30: (式中、R5は前記で定義した通りである)を満足する
ものである。
本発明の特に好ましい態様においては、架橋成分しは、
アクリレート又はメタクリレートである。
双極子モノマーは、金型に入れることができるか又は支
持体表面に流延して、製造ず°べき光学的に活性な透過
媒体の所望の幾何学的形態を提供できる室温で液体のも
のである。この液体を電界中で所望の形状にすると、電
界を印加した状態で極性整列に配列する。その後、電界
をさらに印加したままにしておくと、重合が開始し、所
望の架橋高分子マトリックスが生成する。
ポーリングした双極子モノマーを加熱することにより、
熱的に重合を誘発することができる。しかしながら、加
熱すると双極子モノマーの運動が増加し、従って、極性
整列が減少する傾向があるので、電磁線により重合を開
始するごとがkrましい。より短い波長の紫外線等のよ
り強力な形態の電磁線を用いることにより、重合開始剤
の不存在下で光重合を行うことができる。
極性整列(ポーリングした)双極吊上ツマ−を含有する
媒体を可視光線又は近紫外(290〜390nm)線に
当てることにより光重合を行うことが好ましい、簡便な
光重合開始剤のいずれをも、この口約に用いてもよい。
特に好ましい態様においては、2種のコイニシェーク、
即し、活性剤及び光増感剤を組み合わせて用いる。モラ
イア(Molaire)による米国特許第4.322,
490号、モライア等による米国特許第4.619,8
90号及びスコソザファバ(Scozzafava)等
による米国特許第4,485,161 号に開示されて
いる光増感剤及び開始剤のいずれをも、本発明を実施す
るのに用いることができる。
スペヒト(Spech t)及びフアツト(Farid
)による英国特許公開第2.083.832A号には、
コイニシェークとして、ジニウム(zinium)活性
剤、及び近紫外及びスペクトルの青色部分における光架
橋を促進するのに有効であるアミノ置換3−ケトクマリ
ン及びナフトチアゾールメロシアニン光増感剤が開示さ
れている。
400 rv+を超える長さの波長の電磁線の照射によ
る光架橋用の好ましいコイニシェークは、共同譲渡の同
時継続出願であるフアツト(Farid)等による米国
特許第4.743,528号、第4,743,529号
、4.743.530号及び4,743.531−号の
具体的主題である。フアツト等は、アジニウム塩活性剤
と色素光増感剤との組み合わせを用いることを教示して
いる。これらのアジニウム塩活性剤は、都合のよい従来
のいずれの形態をとってもよい。ヘセルチン(Iles
eltine)等及びジエンキンス(Jenkins)
等による米国再発行特許第27.922号及び第27,
925号、ヒペヒト及びフアツトによる英国特許公開第
2,083゜832A号及び上記したリサーチ・デスク
ロージャー(Research Disclosure
) 、第200巻、1980年12月、第20036項
には、有効なアジニウム活性剤の種々な例が開示されて
いる。
アシニウム活性剤としては、ピリジニウム、ジアジニウ
ム又はトリアジニウム核等のアジニウム核が挙げられる
。アジニラl、核は、アジニウム環と融合した一種以上
の芳香族環、−a的には炭素環式芳香族環を包含するこ
とができる。言い換えれば、アジニウム核は、キノリニ
ウム、イソキノリニウム、ベンゾジアジニウム及びナフ
トジアゾニウム核を包含する。単位重量当たり最も高い
活性効率を達成するには、単環式アジニウム核を用いる
ことが好ましい。
アジニウム活性剤としては、四級化置換基、好ましくは
炭素数1〜18、好ましくは炭素数1〜8のオキシ(例
えば、アルコキシ又は了り一オキシ)又はアシル基が挙
げられる。最も高い活性のアジニウム塩は、炭素数1又
は2のオキシ四級化17dfi基を含有するものである
。アジニウム環に対する他の置換基は必要ないが、存在
していてもよい。
色素光増感剤(photo 5ensitizer)は
、公知のいずれの種類のものから選択してもよいが、但
し、アジニウム活性剤の還元電位よりせいぜい0.1ボ
ルト正の還元電位を示す必要がある。色素を選択できる
特に好ましい種類のものは、クマリン(ケトクマリン及
びスルホノクマリン等)色素、メロシアニン色素、メロ
スチリル色素、オキソノール色素及びヘミオキソノール
色素である。前記の種類の色素の全ては、青色吸収発色
団にケト基を含有している。更に、本発明の実施に有効
な色素光増感剤はケト色素である必要がないというのが
、本発明の特定な認識である。即ち、色素の青色吸収発
色団におけるケト基は必須ではない。非ケト色素は、非
ケトポリメチン色素、ローダミン色素、アントラセン色
素、アクリジン色素、アニリン色素及びアゾ色素を初め
として種々の色素を包含する。非ケトポリメチン色素と
しては、シアニン、ヘミシアニン及びスチリル色素が挙
げられる。
本発明の好ましい一態様においては、色素光増感剤は、
シアニン、メロシアニン、複合シアニン及び複合メロシ
アニン(即ち、三核、四核及び多核シアニン及びメロシ
アニン)、オキソノール、ヘミオキソノール、スチリル
、メロスチリル及びストレプトシアニンを包含するポリ
メチン色素から選択される。
シアニン色素は、メチン結合により結合した2つの塩基
性複素環式核を包含する。これらの塩基性複素環式核と
しては、アゾリウ11又はアジニウム核、例えば、ピリ
ジニウム、キノリニラlいイソキノリニウム、オキサシ
リウム、チアゾリウム、セレナゾリウム、イミダゾリウ
ム、ピラゾリウム、ピロリラム、インドリウム、311
−インドリウム、イミダゾリウム、オキサジアゾリウム
、チアジオキサゾリウム、ベンゾキサゾリウム、ベンゾ
チアゾリウム、ベンゾセレナゾリウム、ペンゾテルラゾ
リウム、ベンズイミダゾリウム、311−又は111−
ベンゾインドリウム、ナフトキサゾール11、ナフトチ
アゾリウム、ナフトセレナゾリウム、ナフトセレナゾリ
ウム、カルバゾリウム、ピロロピリジニウム、フエナン
トロチアゾリウム及びアセナフトチアゾリウム第四塩に
由来するものが挙げられる。
塩基性複素環式核の代表例は、次式31及び32を満足
するものである。
メ1現− × 式」L 〔式中、Zはオキサゾリン、オ=t−サゾール、ベンゾ
キサゾール、ナフトキサゾール(例えば、ナフ(2,1
−d )  トキサゾール、ナフ(2,3−d ]  
トキサゾール及びナフ(1,2−d )  トキサゾー
ル)、オキサジアゾール、チアゾリン、チアゾール、ベ
ンゾチアゾール、ナフトチアゾール(例えば、ナフト(
2,1−d )チアソ゛−ル、チアソ′ロニトノリン(
例えば、チアソ′口(4,5−b )キノリン′)、フ
ェナンスロチアゾール、アセチンt・チアゾールチアジ
オキサゾール、セレナゾリン、セレナシー元、ベンゾセ
レナゾール、ナフトセレナゾール(例えば、ナフト(1
,2−d )セレナゾール)、ペンゾテルラゾール、ナ
フトテルラゾール(ナフト(1゜2−d〕テルラゾール
)、イミダシリン、イミダゾール、ベンズイミダゾール
、ナフチミダゾール(例えば、ナフ(2,3−d )チ
ミダゾール、2−又は4−ピリジン、2−又は4−キノ
リン、■ −又は3−イソキノリン、ベンゾキノリン、
311−インドール、lll−又は311−ベンゾイン
ドール及びピラゾール等の塩基性複素環式窒素化合物由
来の環状核を完成するのに必要な要素であり、該核は環
上で、ヒドロキシ、ハロゲン(例えば、フルオロ、クロ
ロ、ブロモ及びイオド)、アルキル法又は置換アルキル
基(例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル
、ブチル、オクチル、ドデシル、オクタデシル、2−ヒ
ドロキシエチル、3−スルホプロピル、カルボキシメチ
ル、2−シアノエチル及びトリフルオロメチル)、アリ
ール基又は置換アリール基(例えば、フェニル、■−ナ
フチル、2−ナフチル、4−スルホフェニル、3−カル
ボキシフェニル及び4−ビフェニリル)、アラルキル法
(例えば、ベンジル及びフェネチル)、アルコキシ基(
例えば、メトキシ、エトキシ及び・イソプロポキシ)、
アリし1キシ凸(例えば、フェノニトシ及び1−ナフト
キシ)、アルキル〜y−オ基(例えば、メチルチオ及び
エヂルチオ)、アリールチオvE<例えば、フェニルチ
オ、p−1−リルチオ及び2−ナフチルチオ)、メチレ
ンジオキシ、シアノ、2−チエニル、スチリル、アミノ
又はTi Ifiアミノ基(例えば、アニリノ、ジメチ
ルアミノ、ジエチルアミン及びモルホリノ)、アシル基
(例えば、ホルミル、アセチル、ベンゾイル及びベンゼ
ンスルホニル)等の種々の置換基のうちの一種以上によ
り置換されていてもよく、 口はピロール、インドール、カルバゾール、ベンズイン
ドール、ピラゾール、インダゾール及びピローロビリジ
ン等の塩基性複素環窒素化合物由来の環状核を完成する
のに必要な要素であり、RQは置IA基(例えば、カル
ボキシ、ヒドロキシ、スルホ、アルコキシ、スルファト
、チオスルファト、ホスホノ、クロロ及びブロモ置11
A基)を有するか又は有しないアルキル括、アリール法
、アルケニル基又はアラルキル基であり、しは各々独立
的に置換又は無置換メチン基、例えば、−CR’= (
式中、R5はメチン法が無;r換のときは水素であり、
メチン基が置換しているときニ4;lモ一般的には炭素
数1〜4の゛j′ルキル又はフェニルである)であり、 Xは0又はlである)〕。
シアニン色素は、奇数のメチン基を含有するメチン結合
により結合した式31に示す型の2つの複素環式核又は
偶数のメチン基を含有するメチン結合により結合した式
31と32の各々による?M素環式核を含有することが
できる。これに関連して、メチン基は、上記したように
、−CR’=の形態をとることができる。−船釣にポリ
メチン色素、特にシアン色素において核を結合している
メチン基の数が大きいほど、色素の吸収波長が長い。例
えば、ジカルボシアニン色素(2つの塩基性複素環式核
を結合している5つのメチン基を含有するシアン色素)
は、単純シアニン色素(2つの塩基性複素環式核を結合
している単一のメチン基を含有するシアニン色素)より
吸収波長が長いカルボシアニン色素(2つの塩基性複素
環式核を結合している3つのメチン基を含有するシアニ
ン色素)よりも吸収波長が長い。カルボシアニン及びジ
カルボシアニン色素はより波長が長い色素であるのに対
して、iiL純シアニン色素は一般的に黄色の色素であ
るが、深色的に吸収移動することができる核及び他の成
分を適切に選択すると波長約550 nm以下で最大吸
収を示すことがある。
−C的にポリメチン色素、特にシアニン色素の最大吸収
を深色的に移動するための手法の一つは、メチン結合に
、オキソカーボン1,1かけ核を包含せしめることであ
る。典型的なオキソカーボン橋かけ核は、式33: 式−33− 〇  〇 ■ ■    O ■ 〇− (式中、yは0.1、又は2の整数である)で表される
いずれの形態もとることができる。
メロシアニン色素は、上記したシアン色素型塩基性複素
環式核を、上記した通りであるが0.2又はそれ以上の
偶数のメチン基を含有するメチン結合により酸性ケトメ
チン核に結合する。核間の結合にメチン基を何も含有し
ていないメチン色素であるゼロメチン色素は、−共鳴形
態の核間で二重結合を示し、他の共鳴形態で単結合を示
す。いずれの共鳴形態においても、核の結合部位は、各
核の一部分を形成しているメチン基により形成される。
ゼロメチンポリメチン色素は黄色色素である。
典型的な酸性核は、次式34を満足するものである。
」;」H 〔式中、G1はアルキル基又は置換アルキル基、アリー
ル又は置換アリール基、アラルキル基、アルコキシ基、
アリーロキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基又は置換アミ
ノ基であり、ここでの典型的置換基は式1及び2に関連
して述べた種々の形態をとることがあり、 GtはGlに関して列挙した基のうちの一つ及び更にシ
アノ基、アルキル若しくはアリールスルホニル基であり
、又は−C−G’若しくはGlと一体の形態のG2は2
.4−オキサゾリジノン(例えば、3−エチル−2,4
−オキサゾリジンジオン)、2.4−チアゾリジンジオ
ン(例えば、3−メチル−2,4−チアゾリジンジオン
)、2−チオ−214゛−オキサゾリジンジオン(例え
ば、3−フェニル−2−チオ−2,4−オキサゾリジン
ジオン)、3−エチルローダニン、3−フェニルローダ
ニン、3−(3−ジメチルアミノプロピル)ローダニン
及び3−カルボキシメチルローダニン等のローダニン、
ヒダントイン(例えば、1,3−ジエチルヒダントイン
及び3−エチル−1−フェニルヒダントイン)、2−チ
オヒダントイン(例えば、l−エチル−3−フェニル−
2−チオヒダントイン、3−へブチル−1−フェニル−
2−チオヒダントイン及びアリールスルホニル−2−チ
オヒダントイン)、3−メチル−1−フェニル−2−ピ
ラゾリン−5−オン、3−メチル−1−(4−カルボキ
シブチル)−2−ピラゾリン−5−オン及び3−メチル
−2−(4−スルホフェニル)−2−ピラゾリン−5−
オン等の2−ピラゾリン−5−オン、2−インキサシリ
ン−5−オン(例えば、3−フェニル−2−イソキサゾ
リン−5−オン”) 、3.5−ピラゾリジンジオン(
例えば、1.2−ジエチル−3,5−ピラゾリジンジオ
ン及び1.2−ジフェニル−3,5−ピラゾリジンジオ
ン”) 、1.3−インダンジオン、1.3−ジオキサ
ン−4,6−ジオン、1,3−シクロヘキサンジオン、
バルビッル酸(例えば、1−エチルバルビッル酸及び1
.3−ジエチルバルビッル酸)及び2−チオバルビッル
酸(例えば、l、3−ジエチル−2−チオバルビッル酸
及び1,3−ビス(2−メトキシエチル)−2−チオバ
ルビッル酸)に由来するもの等の環状酸性核を完成する
のに必要な要素である〕。
有効なヘミシアニン色素は、上記したメロシアニン色素
と本質的に同様であり、相違点は式34のケトメチレン
基が下記に示す式35の基で置き代わっているだけであ
る。
(式中、G3及びG4は、同様又は相異なる、弐1にお
ける環の置換基に関して説明したようなアルキル、置換
アルキル、アリール、置換アリール若しくはアラルキル
又はG3とG4とは一体となってピロリドン、3−ピロ
リン、ピペリジン、ピペラジン(例えば、4−メチルピ
ペラジン及び4−フェニルピペラジン)、モルホリン、
1.2,3.4−テトラヒドロキノリン、デカヒドロキ
ノリン、3−アザビシクロ(3,2,2)ノナン、イン
ドリン、アゼチジン及びヘキサヒドロアゼピン等の環状
第二アミンに由来の環系を構成する)。
有効なヘミオキソノール色素は、式34で表されるよう
なケトメチレン核及び一つ又はそれ以上の奇数のメチン
基を含有する上記したようなメチン結合により結合した
式35で表されるような核を示す。
有効なメロスチリル色素は、弐34で表されるようなケ
トメチレン核及び一つ又はそれ以上の奇数のメチン基を
含有する上記したようなメチン結合により結合した式3
6で表されるような核を示す。
巣とぢ団 (式中、G3及びG4は上記で定義した通りである)。
上記したシアニン、メロシアニン、ヘミシアニン、ヘミ
オキソノール及びメロスチリル色素は、有効なポリメチ
ン色素の単純な構造形態の具体例を示すものである。−
船釣に、置換基は核とメチン結合を結合し更なる環状構
造体を形成することができる。更に、色素は、3つ以上
の核を含有することができる。例えば、メチン結合にお
けるメロシアニン色素をシアニン色素型の第二塩基性複
素環式核で置換すると、異質極性シアニン色素を生成す
ることができる。更に、色素の発色団の一部分を形成し
ていない種々の置換基を意図するように変更して、色素
の物理的特性、特に疎水性及び親水性を、用いられる特
定のフィルム形成成分に適合させることができる。色素
の脂肪族成分として、炭素数のより多い(例えば、炭化
水素約6〜20)炭化水素基を選択することにより、色
素の親油性を高めることができ、一方、炭素数のより少
ない(例えば、炭素数1〜5)の炭化水素基、特に極性
置換基を有するものは色素の親水性を高める0色素の芳
香族成分は、−m的に6〜10個の炭素原子を含をして
いる。コイニシェークとしてアジニウム活性剤及び色素
光増感剤を用いる場合、アジニウム活性剤は、バインダ
ーの前駆体1グラム当たり好ましくは2 x 10−’
〜25x 10−’、最も好ましくは約5 x 10−
’〜20x 10−’モルの濃度で存在する。
光増感剤は、活性剤を包含するバインダーの前駆体組成
物の可視光線に対する反応を増加させることのできるい
ずれの濃度で存在してもよい。光増感剤の濃度は非常に
広範囲であるが、−a的にバインダーの前駆体1グラム
当たり約5 x 10−’〜1 x 10−’モルの濃
度で用いられる。好ましい光増感剤の濃度は、バインダ
ーの前駆体1グラム当たり約10−6〜5 x 10−
’モルの範囲であり、最適濃度は一触的にバインダーの
前駆体1グラム当たり約2 x 10−” 〜2 x 
10−’−E/L/の範囲である。
重合後すぐに、光架橋成分Llは高分子の主鎖を形成す
る架橋成分りに転化する。各分子双極子は少なくとも2
つの架橋成分を包含しているので、硬質架橋高分子マト
リックスが生成する。
本発明の重要な利点の一つは、高い超分極率密度が実現
できることである。光学的に活性な透過媒体は、全体的
に、分子双極子により生成する反復単位から構成されて
いる0本発明の好ましい態様においては、重合開始剤の
残分は非常に少量存在するだけである。これらの濃度は
、光学的に活性な透過媒体の光学的又は物理的特性に大
きな影響を及ぼさないように、通常非常に小さい。
必要もないし又好ましいわけでもないが、所望の場合に
は、光学的に活性な透過媒体は分子双極子反復単位以外
の物質を含有してもよい0例えば、双極吊上ツマ−の回
転塗布又は流動学的特性を向上させるために、粘度を減
少するのに使用する溶媒又は粘度を増加するのに使用す
る線状高分子バインダー等の少量の他の物質が存在して
もよい。
液状溶媒が配合されるとき、それは、通常重合前に蒸発
により除去することができる。線状高分子バインダーは
残存させて、透過媒体の光学特性を最適な実用性に適合
させるポリマーブレンドを生成させる。線状ポリマーの
配合に起因する超分極率密度の減少をできるだけ小さ(
するために、線状ポリマー自体にポーリング可能な分子
双極子を含有せしめてもよい。
又、必要に応じて、他の光活性モノマ:を配合して、架
橋高分子マトリックスに異なる反復単位を生成してもよ
い、スペクトルの可視部分内での極めて高いレベルの光
学的透明性及び取扱及び重合の容易性をはじめとする優
れた特性を有することから、パイグーの前駆体としては
α、β−エチレン性不飽和モノマーが好ましい、有効な
α、β−エチレン性不飽和モノマーとしては、下記の物
質に由来するものが挙げられる。
1、 1.3.5−ベンゼントリカルボン酸、1.4−
ベンゼンジカルボン酸、113−ベンゼンジカルボン酸
、1.3−ナフクレンカルボン酸、1.2.4−ベンゼ
ントリカルボン酸、1,2−ベンゼンジカルボン酸、1
.2.3−ベンゼントリカルボン酸、1.2,4.5−
ベンゼンテトラカルボン酸、1.2.3゜5−ベンゼン
テトラカルボン酸、1.4−シクロヘキサンジカルボン
酸、1.3−シクロヘキサンジカルボン酸、1.3.5
−シクロヘキサントリカルボン酸、1.2−シクロヘキ
サンジカルボン酸、1.2.4−シクロヘキサントリカ
ルボン酸、1,2゜3−シクロヘキサントリカルボン酸
、1.2.4.5−シクロヘキサンテトラカルボン酸、
1.2,3.5−シクロヘキサンテトラカルボン酸、1
.2,4.5−シクロヘキサンテトラカルボン酸及びそ
れらの誘導体等の多官能芳香族又は脂肪族酸。
2、 1.2.3−ベンゼントリオール、1,2.4−
ベンゼントリオール、1.3.5−ベンゼントリオール
、1.2−ベンゼンジオール、1.3−ベンゼンジオー
ル、1.4−ベンゼンジオール、1.2.3−シクロヘ
キサントリオール、1.2.4−シクロヘキサントリオ
ール、1.3.5−シクロヘキサントリオール、1.2
−シクロヘキサンジオール及び1.4−シクロヘキサン
ジオール等の多官能芳香族又は脂肪族アルコール。
3、水素化ビスフェノールA5及びブチレン、ヘプチレ
ン、ヘキシレン、オクタデシレン等の長鎖ブリフジを有
するビスフェノール等の多官能多核芳香族又は脂肪族ア
ルコール。
4、 フェニリンダンジカルボン酸、水素化フェニリン
ダンジカルボン酸、4.4“−イソプロビリデンジ安息
香酸及び4,4°−イソプロピリデンジシクロヘキサン
酸等の多官能多核芳香族又は脂肪族酸。
5、溶媒を用いて又は用いないで被覆でき且つ架橋して
バリヤー層としての使用に適した電気特性を有する不溶
性フィルムを生じることのできる他の重合性架橋性上ツ
マ−0 上記の多官能核から製造された重合性架橋性モノマーは
、−官能重合性モノマーと特定の割合で混合して、粘度
、柔軟性、硬化速度及び接着性等の特定の特性を制御す
ることができる。
有効なα、β−エチレン性不飽和−官能モツマ−として
は、ベンゾイルオキシエチルアクリレート、ベンゾイル
オキシプロビルアクリレート、ベンゾイルオキシペンチ
ルアクリレート、ベンゾイルオキシブチルアクリレート
、ベンゾイルオキシへキシルアクリレート、ベンゾイル
オキシエチルメタクリレート、ベンゾイルオキシプロビ
ルメタクリレート、ベンゾイルオキシブチルメタクリレ
ート、ベンゾイルオキシペンチルメタクリレート、ベン
ゾイルオキシへキシルメタクリレート、フェニルアクリ
レート、フェニルメタクリレート、シクロヘキシルアク
リレート、シクロヘキシルメタクリレート、シクロヘキ
シロイルオキシエチルアクリレート、シクロへキシロイ
ルオキシプロピルアクリレート、シクロヘキシロイルオ
キシへキシルアクリレート及びこれらのモノマーの混合
物が挙げられる。
特に好ましいα、β−エチレン性不飽和モノマーは、カ
ルボニル含有置換基を有するものである。
特に好ましい態様においては、このようなモノマーは式
37: 〔式中、Rは環状脂肪族(例えば、シクロヘキシル)又
は芳香族(例えば、ナフチル又はフェニル)基であり、 R9は水素又は炭素数1〜6のアルキル、好ましくは水
素又はメチルであり、 R2は炭素数1〜20(好ましくは炭素数1〜10)の
アルキレン又は−CHxC)It(OCHzGHz)r
であり、rは1〜20、好ましくは1〜6であり、Sは
0又は1であり、 tは1〜6、好ましくは2〜4である〕を満足するもの
である。
このようなモノマーの代表例を表1に示す。
o       O Ri== H,CH,; 高第二次分極化率に転換される本発明により提供される
高超分極率密度の散逸を避けるために、各側における分
子双極子は、光学的に活性な透過媒体の少なくとも50
重量%、好ましくは少なくとも70重量%、最適には少
なくとも90重量%を構成する。
〔実施例〕
本発明は以下の具体的実施態様を参照することにより、
更によく理解できる。
スミ粗」 蒸留したばかりのアニリン(93g 、1.10モル)
、炭酸カリウム(304g、 2.2モル)、6−クロ
ロ−1−ヘキサノール(300,0g、2.2モル)及
びn−ブタノール500mJの混合物を、窒素雰囲気下
で激しく攪拌しながら82時間加熱還流した。冷却及び
濾過後、ブタノールを減圧下で蒸発させて、淡褐色油を
残留させる。油を真空下で分別蒸留して、沸点195〜
225℃(0,15nm)の無色油状A1を205g(
70%)得た。
’HNMR(300MHz、CD’Ch)、δ1.35
(m、 8H)、 1.54(n。
8H)、 2.75(br s、 2H)、 3.22
(t、 4H)、 3.56(t、 4H)。
6.6Bm、 3H)、 7.18(t、 2B)。
N、N−ジ(6−ヒドロキシヘキシル)アニリン(A1
)(205g、 0.70 g)とピリジン(133g
、 1.7モル)の攪拌溶液に、無水酢酸(171g、
 1.7モル)を室温で滴下した。最初の発熱反応がお
さまったら、攪拌溶液を4時間加熱還流した。冷却後、
溶液を500gの氷上に注ぎ、得られた混合物を、25
0nj!づつのジクロロメタンで4回抽出した。有機抽
出物をいっしょにして、250nj!の水で3回洗浄後
、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。減圧下で溶媒を除去
し、得られた褐色油を真空下で分別蒸留して、沸点22
0〜230℃(0,15mm)の淡黄色油状A2を23
6g (90%)得た。
’HNMR(300MHz、 CDCh)  δ1.2
5(m、 8H)、 1.47(m。
8B)、 1.86(s、 6H)、 3.12(t、
 4H)、 3.89(t、 4)1)。
6.46(m、 38)、 7.03(t、 2H)。
N、N−ジメチルホルムアミド(DMF、 250 m
f)をホスホラスオキシクロリド(115g、 0.7
51モル)に窒素雰囲気下で攪拌しなから0℃で滴下し
た。
得られただいだい色の溶液を2時間攪拌後、N、N−ジ
(6−アセトキシヘキシル)アニリン(八2) 236
g(0,626モル)をDMF250m Itに溶解し
た溶液をゆっくりと添加した。反応混合物を窒素雰囲気
下で0℃で1時間、その後、80℃で6時間攪拌した。
冷却後、溶液を氷500g十酢酸ナトリウム200g上
に注ぎ、得られた混合物を、ジクロロメタン(4x25
0mJ)で抽出した。有機抽出物をいっしょにして、2
50m1づつの水で4回洗浄し、無水硫酸ナトリウムで
乾燥後、減圧下で濃縮して淡褐色油を得た。
この油を真空下で分別蒸留して、沸点220〜260’
C(0,07mm)の金色油状A3を192g(76%
)得た。
’HNMR(300MHz、 CDCh)  δ1.3
9(m、 8B)、 1.63(m。
88)、 2.04(s、 68)、 3.35(t、
 4H)、 4.07(t、 4B)。
6.64(d、 2H)、 7.70(d、 2H)、
 9.70(s、 LH)。
M留用二つロフラスコに、トリエチルホスファイト77
 g(0,46モル)を装入し、60℃に加熱した。
攪拌しながら、4−ニトロベンジルブロマイドを少しず
つ添加した。その結果、激しい反応が起こり、遊離した
ブロモエタンを連続的に反応フラスコから蒸留した。臭
化物が全て蒸留したら、過剰(約20g)のトリエチル
ホスファイトをゆっくりと添加して転化を確実に完了さ
せた。得られた褐色油を注意深く真空下で蒸留して、沸
点155℃(0,15mn+)の金色油状へ4を115
g(91%)得た。
’HNMR(300MH2,CDC13)  61.2
6(t、 6H)、 3.25(d。
2H)、 4.05(dq、 4H)、 7.48(d
d、 2H)、 8.13(d、 2H)。
60%水素化ナトリウム分散液7.40 g(0,18
5モル)、4−〔・ジー(6−アセトキシヘキシル)ア
ミノコベンズアルデヒド(A3)50 g(0,123
モル)及び蒸留したばかりの乾燥1,2−ジメトキシエ
タン(DME)の攪拌懸濁液に、窒素雰囲気上室温で、
4−ニトロベンジルジエチルホスホネート(A4)37
.1 g(0,136モル)を添加した。混合物はすぐ
暗赤色に変わった。最初の発熱反応がおさまったら、窒
素雰囲気下で4時間加熱還流し、その後、冷却して氷5
00g上に注いだ。分離してきた赤色油状のジアセテー
トを、酢酸エチル(4x 250 a+j?)で抽出し
て集め、抽出物をいっしょにして硫酸ナトリウムで乾燥
後、減圧下で濃縮した。濃縮した油を濃縮塩酸Lora
j!、エタノール100mj!及び水90m lの混合
物中で16時間還流することにより、アセテート保護基
を加水分解した。冷却後、溶液を水酸化アンモニウムで
中和して濃赤色固体を分離した。生成物を濾過し、水で
十分洗浄後乾燥した。エタノールで再結晶して、融点1
26.5〜128.5℃のA5を27.4g(50%)
得た。
’HNMR(300MH2,CDC13)  61.4
0m、 l0H)、 1.60(m。
8H)、 3.31(t、 4H)、 3.36(t、
 4H)、 6.63(d、 2H)。
6.89(d、 LH)、 7.19(d、 IH)、
 ?、4Hd、 2H)、 7.55(d、 2H)、
 8.16(d、 2H)。
実施例2におけるA1と同様にして、2,2“−(フェ
ニルイミド)ジェタノール(100g、 0.552g
)を、無水酢酸(125g、 1.22モル)及びピリ
ジン(97,8g。
1.24モル)で処理した。生成物を真空下で蒸留して
、沸点160〜165℃(0,15n+m)の淡黄色油
状A6を126g(86%)得た。
’HNMR(300MH2,CDCl5)  δ2.0
7(s、  6■)、  3.65(t。
4H)、  4.28(6,4H)、  6.80C畑
、  31)、 7.27(t、  2tl)。
実施例3におけるA2に関する反応と同様にして、N、
N−ジー(2−アセトキシエチル)アニリン(A6)(
126g、0.476モル)とホスホラスオキシクロリ
ド(80,3g、0.524モル)とをDMF中で反応
させた。生成物を155〜175℃(0,15aua)
で蒸留して、だいだい色油状A7を130g (93%
)得た。
’HNMR(300MHz、 CDCIj)  62.
00(s、 6H)、 3.68(t。
48)、 4.23(t、 41()、 6.77(d
、 2H)、 7.68(d、 28)。
9.70(s、 IH)。
実施例5におけるA3に関する反応と同様にして、4−
〔ジー(2−アセトキシエチル)アミノjベンズアルデ
ヒド(A7)(20,0g 、 0.682モル)を6
0%水素化ナトリウム分散液4.09 g(0,102
モル)及び4−ニトロベンジルジエチルホスホネート(
A4)20.5 g(0,075モル)と反応させた。
最初の生成物を上記と同様にして加水分解し、10%ア
ルコール性ピリジンで再結晶して暗赤色結晶の八8を得
た。
収量: 13.7 g(61%) 融点:181〜b’
HNMR(300MHz、 (CD3)zsO)  6
3.45(t、 4H)、 3.54(t、 4H)、
 4.78(t、 2H)、 6.73(d、 21)
、 7.06(d、 IH)。
7.38(d、 18)、 7.45(d、 2H)、
 7.72(d、 2H)、 8.15(d。
2H)、+3C(’H) NMR(75,5MH2,(
CDs)tsO)  δ53.1゜58.1.111.
4.120.6.123.2.124.0.126.1
.128.6゜133.9.145.帆145.2.1
48.6゜4゛−ジー(6−ヒドロキシヘキシル)アミ
ノ−4−ニトロスチルベン(A5)(2,07g 、 
4.61ミリモル)、乾燥トリエチルアミン(1,19
g、 11.7ミリモル)、乾燥ジクロロメタン50傷
2及びヒドロキノン30mgの攪拌溶液に、窒素雰囲気
下0℃で、ジクロロメタン10I111に蒸留したばか
りのアクリロイルクロリド1.07 g(11,7ミリ
モル)を溶解した溶液を添加した。反応混合物を0℃で
1時間攪拌後25℃で16時間攪拌した。溶液を飽和重
炭酸ナトリウム(50ml)で2回洗浄後プライン(5
0n+f)で2回洗浄した。乾燥(MgSO4)及び減
圧下で溶媒を除去後、暗赤色油が析出した。溶離液とし
てジクロロメタンを用いたシリカゲルカラムクロマトグ
ラフィーにより生成物を精製した。全量の溶媒を除去し
たら、生成物が自然に重合し始めたため、実収量は測定
できなかった。
’HNMR(300MHz、 CDCh)  61.3
8(m、 8H)、 1.65(m。
81()、 3.28(t、 4H)、 4.14(t
、 4H)、 5.80(dd、 2H)。
6.1Bm、 2H)、 6.38(dd、 2H)、
 6.66(d、 2H)、 6.87(d、 LH)
、 7.17(d、 ll’l)、 7.38(d、 
2H)、 7.57(d、 2H)。
8.13(d、 2H)、 ”C(’旧NMR(75,
5MH2,−CDC13) δ25.8.26.7.2
7.2.28.6.50.9.64.4.111.6゜
121.0.122.3.123.4.124.1.1
25.9.128.6.133.6゜144.9.14
5.7.148.5.166.2゜!IL上り 実施例9と同様の条件下で、4°−ジー(6−ヒドロキ
シヘキシル)アミノ−4−ニトロスチルベン(A5)(
2,43g 、5.52ミリモル)を、蒸留したばかり
のメタクリロイルクロリド及びトリエチルアミンと反応
させた。溶離液としてジクロロメタンを用いたシリカゲ
ルカラムクロマトグラフィ゛−により生成物を精製した
。赤色油が得られたが、全量の溶媒を除去したら、生成
物が重合する傾向がでて、実収量は測定できなかった。
’HNMR(300MH2,CDC13)61.39(
m、 8H)、 1.68(m、 8H)。
1.92(s、 6H)、 3.29(t、 4H)、
 4.13(t、 4H)、5.53(s。
2B)、 6.08(s、 2H)、 6.60(d、
 2H)、 6.68(d、 2B)。
7.17(d、 LH)、 7.38(d、 LH)、
 7.52(d、 2H)、 8.14(d。
28)、 ”C(’H) NMR(75,5MH2,C
DClりδ18,3.25.9゜26.8.27.2.
28.6.50.9.64.6.111.6.121.
0゜123.4.124.1.125.2.126.0
.128.6.133.7゜136.5.145.1.
145.8.148.6.167.5゜スm工り 実施例10と同様の条件下で、4゛−ジー(2−ヒドロ
キシヘキシル)アミノ−4−ニトロスチルベン(A8)
(2,43g 、 5.52ミリモル)を、蒸留したば
かりのメタクリロイルクロリド及びトリエチルアミンと
反応させた。溶離液としてジクロロメタンを用いたシリ
カゲルカラムクロマトグラフィーにより生成物を精製し
た。赤色油が得られ、徐々に結晶化したが(融点81〜
83℃)、全量の溶媒を除去したら、生成物が自然に重
合する傾向がでて、収量は測定できなかった。
’HNMR(300MHz、 CDCh)  δ1.9
3(s、 6B)、 3.73(t。
4H)、 4.35(t、 4H)、 5.58(s、
 2H)、 6.09(s、 2H)。
6.82(d、 2H)、 6.92(d、 IH)、
 7.18(d、 IH)、 7.44(d、 2H)
、 7.56(d、 2H)、 8.16(d、 2H
)、 ”C(’H)NMR(75,5MH2,CDC1
3)  δ18.3.49.6.61.6.112.2
゜122.2.124.1.135.2.126.0.
126.1.128.6.133.2゜144.8.1
46.0.147.9.167.2゜スm工し 乾燥ベンゼン1リツトル中の4−メチルメルカプトベン
ジルアルコール154 g(1モル)の攪拌溶液に、チ
オニルクロリド80mj!(1,1モル)を滴下した。
混合物はすぐに青色に変化した。チオニルクロリドの添
加完了後、混合物を2時間加熱還流した。冷却後、ベン
ゼンと過剰のチオニルクロリドを周囲圧力で蒸留した。
生成物を真空下において105℃(0,5mn+)で蒸
留して、無色液体160 g(93%)を得た。
’HNMR(300MHz、 CDC11)  δ2.
49(s、 3H)、 4.57(s。
28)、 7.28(dd、 4H)。
−) (A13) 4−メチルメルカプトベンジルクロリド(A12)(1
60g、0.94モル)を、窒素雰囲気上攪拌しながら
、加熱還流したトリエチルホスファイト183g(1,
1モル)に滴下した。4−メチルメルカプトベンジルク
ロリドの滴下完了後、混合物を更に4時間還流した。生
成物を真空下で蒸留して、沸点142〜145℃(0,
025mm)の水のように澄んだ粘性液体229 g(
89%)を得た。
’HNMR(300MH2,CDC13)  δ1.2
7(t、 6H)、 2.49(s。
3H)、 3.13(d、 2H)、 4.04(qu
intet、 48)、 7.66(dd。
4H)。
一ト(A14) 氷酢酸500m1にジエチル4−メチルメルカプトベン
ジルホスホネート(A13)174 g(0,6モル)
を溶解した溶液に、過酸化水素(30%水溶液)171
 g(1,5モル)滴下した。混合物を2時間加熱還流
した。冷却後、水と酢酸を減圧下で除去し、残留物を蒸
留して、沸点214〜216℃(2x 10−’nun
)の非常に粘性な液体121 g(66%)を得た。
’HNMR(300MHz、 CDCl:+)  61
.23(t、 l)、 3.01(s。
3H)、 3.19(d、 2■)+ 4.02(qu
intet、 4H)、 7.66(dd。
4H)。
スj超り工り 実施例10と同様の条件下で、4“−(ジ−6−ヒドロ
キシヘキシル)アミノ−4−メチルスルホニルスチルベ
ン(10,0g 、 21.1ミリモル)を、蒸留した
ばかりのメタクリロイルクロリド及びトリエチルアミン
と反応させた。溶離液としてジクロロメタンを用いたシ
リカゲルカラムクロマトグラフィーにより生成物を精製
した。黄色油が得られたが、全量の溶媒を除去したら、
生成物が重合する傾向がでて、収量は測定できなかった
’HNMR(300MHz、 CDC1z)  61.
2Hm、 8H)、 1.65(m。
88)、 1.98(s、 6Fり、 3.09(s、
 3H)、 3.34(t、 4H)。
4.16(t、 48)、 5.55(s、 2H)、
 6.10(s、 28)、 6.62(d。
2H)、 6.90(d、 LH)、 7.09(d、
 LH)、 7.40(d、 2H)。
7.61(d、 211)、 7.89(d、 2H)
ミノ−4−ニトロスチルベンA10A″1′シたボー1
ン1フ ルム 下記の回転流延用組成物を調製した。
A5             0.63  g光増感
剤(81)         0.01  g活性剤(
B2)          0.075 gジクロロメ
タン       2tsl上記組成物において、B2
は1−メトキシ−4−ピリジニウムテトラフルオロボレ
ートであり、Blは次式: (式中、Rはフェニル)で表される化合物であった。
厚み12μmのポリ (エチレンテレフタレート)スペ
ーサーにより分離した光学平面石英基板状に付着した透
明酸化インジウム錫(ITO)電極間に、シリンジを用
いて溶液を入れた。電極間の間隙が溶液で満たされた後
、電極を介して直流電圧1.75x 10’ V/ c
mを印加して、分子双極子をポーリングした。ポーリン
グした溶液に、200ワツトの水銀蒸気ランプを用いて
、近紫外線を照射して、極性整列分子双極子及び架橋高
分子バインダーをからなる光学的に活性な透過媒体を含
有する光字高を得た。外部から印加した電界を除去して
も、分子双極子は極性整列したままであった。得られた
透過媒体は、目視では透明で無色のように見えた。
x(2) の推定値は、5 x 10−”  〜1 x
 10−’esuの範囲であった。
下記の回転塗布用組成物を調製した。
Al1             0.45  g光増
感剤(Bl)         0.010 g活性剤
(B2)          0.070 gジクロロ
メタン        2mβ上記組成物において、B
1及びB2は実施例16で定義した通りである。
透明なプラスチック支持体上の側面間間隙が250μI
のクロム電極上に、まず支持体と電極表面を回転前に溶
液で十分ぬらして、溶液を25Orpmで回転塗布した
。フィルムを介して8  x 10’ V/ craの
電界を印加して4時間保持すると、室内灯に当たって架
橋が生じた。このことは、光増感剤が532nmでピー
ク吸収を示したことから確認された。
〔発明の効果〕
本発明によれば、有機分子双極子により得られる高い二
次分極化率を示す媒介を電磁線透過用に含有する光字高
において、分子双極子を整列状態に保つための改善され
た手段を設けた光字高が提供される。
【図面の簡単な説明】
第1図は第二調波発生光字高であり、 第2図は直流信号を提供する光字高であり、第3図は電
磁ビーム変位光字高であり、第4図は第二調波発生光字
高の他のB様であり、 第5図はパラメトリック効果を得るための光字高であり
、 第6図は第5図の線6−6についての断面であり、 第7図はパラメトリック効果及び移相を得るための光字
高である。 100.200.300.400 、500.600・
・・光字高、101・・・電磁線、   103・・・
入力手段、105・・・光学的に活性な透過媒体、10
7・・・出力手段、 109.111・・・光学ガイド要素、113・・・光
字高を出る電磁線、 115・・・フィルター、 117・・・透過した出力
電磁線、201・・・電磁線、   203・・・入力
手段、205・・・光学的に活性な透過手段、207・
・・上部電極、  209・・・下部電極、211.2
13・・・電気伝導体、 215・・・電子応答装置< 301・・・ビーム、3
05・・・光学的に活性な通過媒体、307・・・上部
電極、  309・・・下部電極、311・・・プリズ
ム、  313・・・電磁線、315a、 315b、
317a、 317b・=電磁線の経路、319a、 
319b・・・検出装置、325・・・直流電圧源、 
327.329・・・電気伝導体、401・・・反射基
板、  403・・・透過媒体、405・・・電磁線源
、  407.409・・・電磁線、411・・・検出
器、   501・・・電磁線、503・・・導波管、 505・・・光学的に活性な透過媒体、507・・・入
力手段、  509・・・出力手段、601・・・基板
、 603.605.607.609・・・層、611・・
・電磁線、   613・・・入力手段、615・・・
出力手段、  717・・・電磁線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、共役π結合系を介して電子受容体成分に結合した電
    子供与体成分を有する有機極性整列中心非対称分子双極
    子を含み10^−^9静電単位を超える二次分極化率を
    示す媒体を電磁線透過用に含有することにより、第一双
    極子モーメントを示す基底状態とそれと異なる双極子モ
    ーメントを示す励起状態との間の分子双極子の振動を可
    能にする光学品において、 前記分子双極子が架橋高分子マトリックスにおいて反復
    単位を構成することを特徴とする光学品。
JP63241153A 1987-09-28 1988-09-28 高いレベルの二次分極化率を示す高分子マトリックスを含有する光学品 Pending JPH01114831A (ja)

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