JPH01121826A - 有機非線形光学材料 - Google Patents
有機非線形光学材料Info
- Publication number
- JPH01121826A JPH01121826A JP62280721A JP28072187A JPH01121826A JP H01121826 A JPH01121826 A JP H01121826A JP 62280721 A JP62280721 A JP 62280721A JP 28072187 A JP28072187 A JP 28072187A JP H01121826 A JPH01121826 A JP H01121826A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron
- nonlinear optical
- group
- optical
- substituent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pyrrole Compounds (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】
〔発明の産業上利用分野〕
本発明は有機非線形光学材料、さらに詳細には光双安定
素子などの非線形光学素子用素材として有用な有機非線
形光学材料に関する。
素子などの非線形光学素子用素材として有用な有機非線
形光学材料に関する。
光電場已によって誘起された、非線形効果を含む電気分
極Ｐは一般に Ｐ＝ｘ（１）Ｅ＋ｘ ” Ｅ−Ｅ＋ｘ ” Ｅ−Ｅ
−Ｅ−＋−−−−−−−のように表される。ｘ （ｎ）
をｎ次の非線形感受率とよび、ｎ次の非線形光学効果を
定量的に表現するテンソルである。二次の非線形光学効
果としては、ポッケルス効果、パラメトリック効果、パ
ラメトリック発振、第二高調波発生（Ｓ ｆ（Ｇ）など
が、三次の非線形光学効果としては、第三高調波発生（
ＴＨＧ）、カー効果、静電誘導５ＨＯ１光強度による屈
折率の変化などがある。中でも光強度によって屈折率が
変化する現象を利用すれば、電気回路が介在しない真性
型の光双安定素子の実現が原理的には可能であり、この
素子を用いた、光メモリや光論理素子の構成もツではな
い。このため、将来の光素子の中心素材として大いに期
待しうる、大きな非線形光学効果を存する材料の探索、
開発が、無機材料、有機材料を問わず盛んに行われてき
ている。
極Ｐは一般に Ｐ＝ｘ（１）Ｅ＋ｘ ” Ｅ−Ｅ＋ｘ ” Ｅ−Ｅ
−Ｅ−＋−−−−−−−のように表される。ｘ （ｎ）
をｎ次の非線形感受率とよび、ｎ次の非線形光学効果を
定量的に表現するテンソルである。二次の非線形光学効
果としては、ポッケルス効果、パラメトリック効果、パ
ラメトリック発振、第二高調波発生（Ｓ ｆ（Ｇ）など
が、三次の非線形光学効果としては、第三高調波発生（
ＴＨＧ）、カー効果、静電誘導５ＨＯ１光強度による屈
折率の変化などがある。中でも光強度によって屈折率が
変化する現象を利用すれば、電気回路が介在しない真性
型の光双安定素子の実現が原理的には可能であり、この
素子を用いた、光メモリや光論理素子の構成もツではな
い。このため、将来の光素子の中心素材として大いに期
待しうる、大きな非線形光学効果を存する材料の探索、
開発が、無機材料、有機材料を問わず盛んに行われてき
ている。
特に、有機の非線形光学材料は、ＫＤＰやＬｉＮｂＯ３
などの無機強誘電体結晶に比べ、−船釣に非線形光学定
数が大きいこと、応答速度が速いこと、レーザー耐性が
優れていること、などの長所を有しているほか、分子の
修飾も比較的容易であるため、かなりの種類の低分子の
結晶や高分子の薄膜などで、非線形光学効果が評価され
てきた。その結果、π電子共役系を有する化合物で電子
供与（ドナー）性および電子吸引（アクセプタ）性の置
換基を持つものが非線形効率が高いことがわかった。中
でも、２−メチル、４−ニトロアニリン（ＭＮＡ）や４
．４゛−ジエチルアミノニトロスチルベン（ＤＥＡＮＳ
）のように電子吸引性置換基としてニトロ基を有するも
のの非線形光学特性が大きく、現在代表的な非線形光学
材料のほとんどは、ニトロ基を有している。これは、ニ
トロ基が分子の遷移双極子モーメントを大きくし、これ
が非線形光学効果を晶めるためである。
などの無機強誘電体結晶に比べ、−船釣に非線形光学定
数が大きいこと、応答速度が速いこと、レーザー耐性が
優れていること、などの長所を有しているほか、分子の
修飾も比較的容易であるため、かなりの種類の低分子の
結晶や高分子の薄膜などで、非線形光学効果が評価され
てきた。その結果、π電子共役系を有する化合物で電子
供与（ドナー）性および電子吸引（アクセプタ）性の置
換基を持つものが非線形効率が高いことがわかった。中
でも、２−メチル、４−ニトロアニリン（ＭＮＡ）や４
．４゛−ジエチルアミノニトロスチルベン（ＤＥＡＮＳ
）のように電子吸引性置換基としてニトロ基を有するも
のの非線形光学特性が大きく、現在代表的な非線形光学
材料のほとんどは、ニトロ基を有している。これは、ニ
トロ基が分子の遷移双極子モーメントを大きくし、これ
が非線形光学効果を晶めるためである。
しかしながら、ニトロ基を有する化合物では、この基の
強い電子吸引性のために基底状態での双極子モーメント
が大きく反転対称性を有する結晶構造をとりやすい。こ
の場合は二次の非線形光学効果は発現しない。また、ニ
トロ基はラジカルクウェンチ中−として働くために、こ
の基を有するモノマーのラジカル重合が難しく、ニトロ
基を有する実用的なポリマー系非線形光学材料の合成が
難しい。これらの欠点は、ニトロ基を含む材料において
は、常につきまとう問題であ恒、ニトロ基に替わりうる
新しい電子吸引基が要望されていた。
強い電子吸引性のために基底状態での双極子モーメント
が大きく反転対称性を有する結晶構造をとりやすい。こ
の場合は二次の非線形光学効果は発現しない。また、ニ
トロ基はラジカルクウェンチ中−として働くために、こ
の基を有するモノマーのラジカル重合が難しく、ニトロ
基を有する実用的なポリマー系非線形光学材料の合成が
難しい。これらの欠点は、ニトロ基を含む材料において
は、常につきまとう問題であ恒、ニトロ基に替わりうる
新しい電子吸引基が要望されていた。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、上記
従来材料の欠点を克服した、高速・高効率の光非線形応
答を示す有機非線形光学材料を提供することを目的とす
る。
従来材料の欠点を克服した、高速・高効率の光非線形応
答を示す有機非線形光学材料を提供することを目的とす
る。
上記問題点を解決するため、本発明による有機非線形光
学材料は、π電子共役系Ｚに、電子供与性置換基りおよ
び電子吸引性置換基Ａが結合してなる、一般式、Ａ−Ｚ
−Ｄで示される化合物において、電子吸引性置換基Ａが
下記（１）式に示す有機基であることを特徴としている
。
学材料は、π電子共役系Ｚに、電子供与性置換基りおよ
び電子吸引性置換基Ａが結合してなる、一般式、Ａ−Ｚ
−Ｄで示される化合物において、電子吸引性置換基Ａが
下記（１）式に示す有機基であることを特徴としている
。
有機非線形光学材料に通したニトロ基に替わり得る新規
アクセプタを見出すために、アセチル基より電子吸引性
が大きく、かつニトロ基より電子吸引性が小さい各種置
換基を有するπ電子共役系化合物の光非線形効果を評価
した結果、イミド結合を有する置換基で大きな非線形光
学効果を示すことを見出し、本発明に至ったものである
。
アクセプタを見出すために、アセチル基より電子吸引性
が大きく、かつニトロ基より電子吸引性が小さい各種置
換基を有するπ電子共役系化合物の光非線形効果を評価
した結果、イミド結合を有する置換基で大きな非線形光
学効果を示すことを見出し、本発明に至ったものである
。
本発明をさらに詳しく述べる。
本発明は有機非線形光学材料に関する発明であって、
（式中Ｚはπ電子共役系を、Ｄは電子供与性基を示す）
で示されることを特徴とする有機非線形光学材料である
。
で示されることを特徴とする有機非線形光学材料である
。
式中のイミド基を含む置換基が電子吸引性の置換基であ
る。
る。
式中のＺはベンゼン環、ピリジン環、ピリミジン環、フ
ラン環、チアゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾ
ール環、ナフタレン環などのπ電子共役系の環状化合物
でも、スチルベン、アゾベンゼン、ベンジリデンアニリ
ンなどのπ電子共役系の環状化合物を複数個有するπ電
子共役系であっでもよい。
ラン環、チアゾール環、オキサゾール環、オキサジアゾ
ール環、ナフタレン環などのπ電子共役系の環状化合物
でも、スチルベン、アゾベンゼン、ベンジリデンアニリ
ンなどのπ電子共役系の環状化合物を複数個有するπ電
子共役系であっでもよい。
一方、式中のＤは、ジアルキルアミノ基、アミノ基、ア
ルコオキシ基などの電子供与性置換基である。
ルコオキシ基などの電子供与性置換基である。
上記Ｚに結合する上記ＡおよびＤ以外の置換基について
は、アルキル基、アセチル基、ハロゲン等、分子全体の
電子状態を大きく変化させない限り、その種類や数は限
定されるものではない。
は、アルキル基、アセチル基、ハロゲン等、分子全体の
電子状態を大きく変化させない限り、その種類や数は限
定されるものではない。
〔実施例］
以下、実施例に基づき本発明をさらに具体的に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されない。
が、本発明はこれら実施例に限定されない。
本発明による実施例を表１に示す。非線形光学特性とし
てはＴＨＧ強度を測定した。光源としてＮｄ：ＹＡＧレ
ーザと色素レーザの差周波発生から得られた１、９μｍ
の光を基本波として、粉末法（Ｓ、 Ｋ、 クルッ
Ｓ、に、Ｋｕｒｚ）ら、ジャーナル オブ アプライ
ド フィツクス（Ｊ。
てはＴＨＧ強度を測定した。光源としてＮｄ：ＹＡＧレ
ーザと色素レーザの差周波発生から得られた１、９μｍ
の光を基本波として、粉末法（Ｓ、 Ｋ、 クルッ
Ｓ、に、Ｋｕｒｚ）ら、ジャーナル オブ アプライ
ド フィツクス（Ｊ。
Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、）第３９巻、第３７９８ページ（
１９６Ｂ’）参照〕により得られた物であり、値はバラ
ニトロアニリンのＴＨＧ強度を基準にした値である。
１９６Ｂ’）参照〕により得られた物であり、値はバラ
ニトロアニリンのＴＨＧ強度を基準にした値である。
実施例１〜３に示すように本発明によるイミド基を有す
るアクセプタ性置換基を有する化合物は、π電子共役系
がスチルベンの場合でも、アゾベンゼンの場合でも、ベ
ンジリデンアニリンの場合でも、大きな非線形光学効果
を有することがわかる。
るアクセプタ性置換基を有する化合物は、π電子共役系
がスチルベンの場合でも、アゾベンゼンの場合でも、ベ
ンジリデンアニリンの場合でも、大きな非線形光学効果
を有することがわかる。
即ち、本アクセプタはニトロ基と同様、π電子骨格の如
何に関わらず光非線形材料に適したアクセプタである。
何に関わらず光非線形材料に適したアクセプタである。
夕を有することを特徴としている。このアクセプタは、
ニトロ基はど電子吸引性は大きくないので、この基をア
クセプタにもつ分子の基底状態での双極子モーメントは
、ニトロ基をアクセプタとした分子よりも小さい。この
ため、水素結合性置換基などの分子相互作用基などによ
って、分子の配向、配列の制御が容易になり、光非線形
性の発現に有利なラジカル重合の困難さも本アクセプタ
を有する非線形光学材料では回避できる。このため、本
アクセプタを有する非線形光学材料のポリマー化が容易
になる。
ニトロ基はど電子吸引性は大きくないので、この基をア
クセプタにもつ分子の基底状態での双極子モーメントは
、ニトロ基をアクセプタとした分子よりも小さい。この
ため、水素結合性置換基などの分子相互作用基などによ
って、分子の配向、配列の制御が容易になり、光非線形
性の発現に有利なラジカル重合の困難さも本アクセプタ
を有する非線形光学材料では回避できる。このため、本
アクセプタを有する非線形光学材料のポリマー化が容易
になる。
以上述べたように、本発明による非線形光学材料は、大
きな非線形光学特性以外にもいろいろな特徴を有してい
るので、この材料のバルク結晶あるいは薄膜結晶は、非
線形光学効果を利用した光学素子、例えば波長変換素子
、光双安定性素子、光スィッチ、光メモリなど将来の光
通信用集積素子の中心素材として大いに利用できる。
きな非線形光学特性以外にもいろいろな特徴を有してい
るので、この材料のバルク結晶あるいは薄膜結晶は、非
線形光学効果を利用した光学素子、例えば波長変換素子
、光双安定性素子、光スィッチ、光メモリなど将来の光
通信用集積素子の中心素材として大いに利用できる。
Claims (2)
- （１）π電子共役系Ｚに、電子供与性置換基Ｄおよび電
子吸引性置換基Ａが結合してなる、一般式：Ａ−Ｚ−Ｄ
で示される化合物において、電子吸引性置換基Ａが下記
（１）式に示す有機基であることを特徴とする有機非線
形光学材料。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・（１） - （２）π電子共役系Ｚがスチルベン、あるいはアゾベン
ゼン、あるいはベンジリデンアニリンであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の有機非線形光学材料
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62280721A JPH01121826A (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | 有機非線形光学材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62280721A JPH01121826A (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | 有機非線形光学材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01121826A true JPH01121826A (ja) | 1989-05-15 |
Family
ID=17629019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62280721A Pending JPH01121826A (ja) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | 有機非線形光学材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01121826A (ja) |
-
1987
- 1987-11-06 JP JP62280721A patent/JPH01121826A/ja active Pending
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