JPH0215246A - 有機非線形光学材料 - Google Patents
有機非線形光学材料Info
- Publication number
- JPH0215246A JPH0215246A JP16625188A JP16625188A JPH0215246A JP H0215246 A JPH0215246 A JP H0215246A JP 16625188 A JP16625188 A JP 16625188A JP 16625188 A JP16625188 A JP 16625188A JP H0215246 A JPH0215246 A JP H0215246A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- visible absorption
- nonlinear optical
- optical
- crystal
- optical material
- 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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-
- 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)
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、光情報処理や光通信などで用いられる有機非
線形光学４．Ｊ料に関する。
線形光学４．Ｊ料に関する。
［従来の技術］
近年、光非線形性を有する材料研究が数多くなされてお
り、特に、２次の光非線形性を有する材料については、
種々の化合物系で検問されて、また総説的な解説も数多
くある。（１）ＡＣ８ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ５ｅｒｉｅ
ｓ ２３３（１９８３）、 ２）Ｄ、Ｊ、Ｗｉｌｌｉａ
ｍｓ Ａｎｇｅｗ、Ｃｈｅｍ、Ｉｎｔ、Ｅｄ、Ｅｎｇｌ
、２３ ｐ６９０ （１９８４）、３）Ｄ、Ｓ、Ｃｈｅ
ｍａ ａｎｄ Ｊ、Ｚｙｓｓ、”Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ
ｏｐｔＩｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｌｅｓ 。
り、特に、２次の光非線形性を有する材料については、
種々の化合物系で検問されて、また総説的な解説も数多
くある。（１）ＡＣ８ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ５ｅｒｉｅ
ｓ ２３３（１９８３）、 ２）Ｄ、Ｊ、Ｗｉｌｌｉａ
ｍｓ Ａｎｇｅｗ、Ｃｈｅｍ、Ｉｎｔ、Ｅｄ、Ｅｎｇｌ
、２３ ｐ６９０ （１９８４）、３）Ｄ、Ｓ、Ｃｈｅ
ｍａ ａｎｄ Ｊ、Ｚｙｓｓ、”Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ
ｏｐｔＩｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｌｅｓ 。
ｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ａｎｄ ｃ
ｒｙｓｔａｌｓ” ｖｏｌ １，２ Ａｃａｄｅｍｉｃ
ｐｒｅｓｓ（１９８７）など。）π電子共役系を有する
有機化合物の光非線形性は、レーザ光入射時のπ電子の
ゆらぎに起因づるものとされてあり、このゆらぎを大き
くするため、π電子共役系にドナー性、アクセプター性
の置換基を導入し、さらに、結晶の中心対称性を崩し２
次の光非線形性を発現させるために、光学活性な置換基
や水素結合形成性の置換基をπ電子共役系に導入すると
いう試みがなされて来た。
ｒｙｓｔａｌｓ” ｖｏｌ １，２ Ａｃａｄｅｍｉｃ
ｐｒｅｓｓ（１９８７）など。）π電子共役系を有する
有機化合物の光非線形性は、レーザ光入射時のπ電子の
ゆらぎに起因づるものとされてあり、このゆらぎを大き
くするため、π電子共役系にドナー性、アクセプター性
の置換基を導入し、さらに、結晶の中心対称性を崩し２
次の光非線形性を発現させるために、光学活性な置換基
や水素結合形成性の置換基をπ電子共役系に導入すると
いう試みがなされて来た。
このような指針で、膨大な数の有機化合物について検問
され、２−メチル−４−二１〜ロアニリン（ＭＮＡ）
Ｎ、Ｎ−ジメチル−２−アセチルアミノ−４−ニトロ
アニリン（ＤＡＮ＞、Ｎ−（４１ヘロフエニル）−（１
）−プロリノール（ＮＰＰ）などのベンゼン誘導体がＮ
ｄ：ＹＡＧレザ波長（λ−１．０６μｍ）で比較的大き
な光非線形性を発現することが見い出された。
され、２−メチル−４−二１〜ロアニリン（ＭＮＡ）
Ｎ、Ｎ−ジメチル−２−アセチルアミノ−４−ニトロ
アニリン（ＤＡＮ＞、Ｎ−（４１ヘロフエニル）−（１
）−プロリノール（ＮＰＰ）などのベンゼン誘導体がＮ
ｄ：ＹＡＧレザ波長（λ−１．０６μｍ）で比較的大き
な光非線形性を発現することが見い出された。
さらに長いπ電子共役系を有しているため、分子光非線
形性をベンゼン誘導体よりさらに大きくできるスチルベ
ン誘導体についても検問がなされている。
形性をベンゼン誘導体よりさらに大きくできるスチルベ
ン誘導体についても検問がなされている。
また、紫外可視吸収の短波長化を考慮し、分子設計され
ている例としては、２−メチル−４トロピリジン−Ｎ−
オキシド（ＰＯＭ＞、”Ｎ［２’−（５−ニトロピリジ
ル）］−（Ｌ）−プロリノール（ＰＮＰ） 、Ｎ−［４
−ニトロフェニル］２−エチルイミダゾール（ＮＰＥ
Ｉ）、４−ヒドロキシ−３−メトキシベンズアルデヒド
（ＶＡＮ）などが挙げられる。
ている例としては、２−メチル−４トロピリジン−Ｎ−
オキシド（ＰＯＭ＞、”Ｎ［２’−（５−ニトロピリジ
ル）］−（Ｌ）−プロリノール（ＰＮＰ） 、Ｎ−［４
−ニトロフェニル］２−エチルイミダゾール（ＮＰＥ
Ｉ）、４−ヒドロキシ−３−メトキシベンズアルデヒド
（ＶＡＮ）などが挙げられる。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、かかるベンゼン誘導体はアミン基とトロ基の様
に強いドナー性基と強いアクセプタ性基を有しているた
め光非線形性は比較的大きいが、紫外可視吸収も長波長
である。従って、半導体レーザ光（λ−０．７８〜０．
９μｍ）を透過型、すなわち基本波（半導体レーザ光）
が材料中を伝搬し、第二高調波も少なくとも材料を一部
透過する構成、で波長変換する場合には、これらの化合
物自身が第二高調波を再吸収するため化合物劣化や変換
効率の低下等の問題が生じた。
に強いドナー性基と強いアクセプタ性基を有しているた
め光非線形性は比較的大きいが、紫外可視吸収も長波長
である。従って、半導体レーザ光（λ−０．７８〜０．
９μｍ）を透過型、すなわち基本波（半導体レーザ光）
が材料中を伝搬し、第二高調波も少なくとも材料を一部
透過する構成、で波長変換する場合には、これらの化合
物自身が第二高調波を再吸収するため化合物劣化や変換
効率の低下等の問題が生じた。
またスチルベン誘導体については、アミン基とトロ基の
様に強いドナー性基と強いアクセプタ性基を導入すると
、双極子モーメントも大きくなるため、結晶状態での分
子間双極子−双極子相互作用が強くなって中心対称性と
なる傾向が強く、また可視吸収もさ、らに長波長化する
。従って、Ｎｄ ： ＹＡＧレーザ波長において、上記
ベンゼン誘導体程度の光非線形性の発現すら観測されて
いない。
様に強いドナー性基と強いアクセプタ性基を導入すると
、双極子モーメントも大きくなるため、結晶状態での分
子間双極子−双極子相互作用が強くなって中心対称性と
なる傾向が強く、また可視吸収もさ、らに長波長化する
。従って、Ｎｄ ： ＹＡＧレーザ波長において、上記
ベンゼン誘導体程度の光非線形性の発現すら観測されて
いない。
さらに短波長化を考慮した例の中で、ＲＯＭ、ＮＰＥＩ
は光非線形性が小さく、ＶＡＮは昇華性が高いため保存
安定性が低く、またＰＮＰは短波長化が不十分な上、結
晶性にも問題がある。
は光非線形性が小さく、ＶＡＮは昇華性が高いため保存
安定性が低く、またＰＮＰは短波長化が不十分な上、結
晶性にも問題がある。
以上の様に、材料探索は手広くなされており、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧレーザを基本波とした場合に比較的大きな光非線形
性を発現する材料は見い出されているが、半導体レーザ
（λ＝０．７８〜０．９μｍ）を基本波とした場合でも
適用できる有望な材料は未だ見い出されていない状況に
ある。
ＡＧレーザを基本波とした場合に比較的大きな光非線形
性を発現する材料は見い出されているが、半導体レーザ
（λ＝０．７８〜０．９μｍ）を基本波とした場合でも
適用できる有望な材料は未だ見い出されていない状況に
ある。
本発明の目的は、透過型の半導体レーザ波長変換素子を
作製するための、■大きな光非線形性、■短波長側の紫
外可視吸収、および■高い結晶性を有する有機非線形光
学材料を提供することにある。
作製するための、■大きな光非線形性、■短波長側の紫
外可視吸収、および■高い結晶性を有する有機非線形光
学材料を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するため、本発明は、下記の構成を有す
る。
る。
［３，４−ジヒドロキシベンズアルデヒドの結晶である
ことを特徴とする有機非線形光学材料。」ずなわら、本
発明の要点は、３．４−ジヒドロキシベンズアルデヒド
が、■光非線形性、■結晶性、の点で優れており、しか
も紫外可視吸収は半導体レーザ光（λ−０．７８〜０．
９μｍ）の第二高調波領域より短波長側となるので、半
導体レーザ光（λ＝０．７８〜０．９μｍ）を波長変換
する場合などにも第二高調波の再吸収による化合物劣化
や変換効率の低下などの問題を起こさないところにある
。
ことを特徴とする有機非線形光学材料。」ずなわら、本
発明の要点は、３．４−ジヒドロキシベンズアルデヒド
が、■光非線形性、■結晶性、の点で優れており、しか
も紫外可視吸収は半導体レーザ光（λ−０．７８〜０．
９μｍ）の第二高調波領域より短波長側となるので、半
導体レーザ光（λ＝０．７８〜０．９μｍ）を波長変換
する場合などにも第二高調波の再吸収による化合物劣化
や変換効率の低下などの問題を起こさないところにある
。
本発明の化合物の重水素化は、近赤外吸収のシフト効果
などがあるが、重水素化していない化合物と同様の可視
吸収と非線形光学効果を有する。
などがあるが、重水素化していない化合物と同様の可視
吸収と非線形光学効果を有する。
従って、上記非線形光学化合物は、その一部または全て
の水素が重水素置換されていてもよい。
の水素が重水素置換されていてもよい。
上記の様に、３．４−ジヒドロキシベンズアルデヒドは
、波長変換素子を作製する上で極めて有用な材料である
。結晶性、加工性に優れているため、平面導波路型、フ
ァイバー型等、種々の形態を有した波長変換素子の作製
に有用である。
、波長変換素子を作製する上で極めて有用な材料である
。結晶性、加工性に優れているため、平面導波路型、フ
ァイバー型等、種々の形態を有した波長変換素子の作製
に有用である。
［実施例］
実施例１
３．４−ジヒドロキシベンズアルデヒド（ＤＨＡ）の光
非線形性、紫外可視吸収、結晶性についで説明する。
非線形性、紫外可視吸収、結晶性についで説明する。
まず市販（東京化成、特級）のＤＨＡを昇華精製した後
、ベンゼン／エタノール（８／１ ）で再結晶した（融
点 １５４〜１５５°Ｃ）ここで得た白色の結晶をさら
にスローエバボレション法により結晶化させると酢酸エ
チル溶液からは透明性の良い平板状晶（１０ｍｍｘ ７
ｍｍｘ ２ｍｍ）、酢酸エチル／シクロヘキサンの混
合溶媒からは薄片状晶（４ｍｍｘ ３ ｍｍｘ ５μｍ
）が得られた。
、ベンゼン／エタノール（８／１ ）で再結晶した（融
点 １５４〜１５５°Ｃ）ここで得た白色の結晶をさら
にスローエバボレション法により結晶化させると酢酸エ
チル溶液からは透明性の良い平板状晶（１０ｍｍｘ ７
ｍｍｘ ２ｍｍ）、酢酸エチル／シクロヘキサンの混
合溶媒からは薄片状晶（４ｍｍｘ ３ ｍｍｘ ５μｍ
）が得られた。
次に、化合物の光非線形性を調べるために３１−１Ｇ（
第２高調波発生）を粉末法（Ｓ、 Ｋ、 Ｋｕｒｔｚ、
Ｔ、 ＴＰｅｒｒｙ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ ３９
３７９８ （１９６６））により測定した。測定に用い
た光源は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザで、試別は酢酸エヂル再
結晶品を乳鉢により１０μｍ以下に粉砕したものを使用
した。
第２高調波発生）を粉末法（Ｓ、 Ｋ、 Ｋｕｒｔｚ、
Ｔ、 ＴＰｅｒｒｙ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ ３９
３７９８ （１９６６））により測定した。測定に用い
た光源は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザで、試別は酢酸エヂル再
結晶品を乳鉢により１０μｍ以下に粉砕したものを使用
した。
紫外可視吸収スペクＩ〜ルの測定ば、反則法により行っ
た。測定用ザンプルは、臭化カリウム／Ｄ＋−ＩＡを重
量比１０／１で混合し、ディスク成型することにより作
製した。
た。測定用ザンプルは、臭化カリウム／Ｄ＋−ＩＡを重
量比１０／１で混合し、ディスク成型することにより作
製した。
Ｓ ｌ−Ｉ Ｇ Ａ３よび可視吸収の吸収端の測定結果
を表１に示す。
を表１に示す。
本発明によるＤｌ−１△は標準的な非線形光学化合物で
あるウレアの５０倍という大きな光非線形性を有し、し
かも可視吸収の吸収端はＲＯＭよりさらに短波長側でお
った。基本波を半導体レーザ光とじた場合には、共鳴効
果によりさらに大きな光非線形性が期待できると言える
。
あるウレアの５０倍という大きな光非線形性を有し、し
かも可視吸収の吸収端はＲＯＭよりさらに短波長側でお
った。基本波を半導体レーザ光とじた場合には、共鳴効
果によりさらに大きな光非線形性が期待できると言える
。
比較例１
３−メチル−４−二１〜ロピリジンーＮ−オキシド（Ｒ
ＯＭ）の光非線形性と紫外可視吸収について説明する。
ＯＭ）の光非線形性と紫外可視吸収について説明する。
市販品（ランカスター社）をアセトン／ベンゼン（１／
１）で再結晶すると、薄黄色の角状結晶かえられた。
１）で再結晶すると、薄黄色の角状結晶かえられた。
次に、化合物の光非線形性と紫外可視吸収スペクトルの
測定を実施例１の方法により行った。
測定を実施例１の方法により行った。
ＳＨＧおよび可視吸収の吸収端の測定結果を表１に示ず
。
。
ＲＯＭは標準的な非線形光学化合物であるウレアの１０
倍の光非線形性を有していた。ＲＯＭは半導体レーザ光
の第二高調波領域に紫外可視吸収を有しているため、波
長変換素子用材料として好ましくない。
倍の光非線形性を有していた。ＲＯＭは半導体レーザ光
の第二高調波領域に紫外可視吸収を有しているため、波
長変換素子用材料として好ましくない。
比較例２
４−ヒドロキシ−３−メトキシベンズアルデ亡ド（ＶＡ
Ｎ）の光非線形性、紫外可視吸収、結晶性について説明
する。
Ｎ）の光非線形性、紫外可視吸収、結晶性について説明
する。
まず市販（東京化成、特級）のＶＡＮをベンゼン／メチ
ルエチルケトン（５／１ ）で再結晶した。
ルエチルケトン（５／１ ）で再結晶した。
透明性の良い、平板状品（３ｍｍｘ ４． ｍｍｘ １
ｍｍ）が得られたが、数時間放置しておくと、完全に
失透してしまった。
ｍｍ）が得られたが、数時間放置しておくと、完全に
失透してしまった。
次に、化合物の光非線形性と紫外可視吸収スペクトルの
測定を実施例１の方法により行った。
測定を実施例１の方法により行った。
Ｓ ＨＧおよび可視吸収の吸収端の測定結果を表１に示
す。
す。
ＶＡＮは標準的な非線形光学化合物であるウレアの１５
倍の光非線形性を有していた。基本波を半導体レーザ光
とした場合には、共鳴効果によりさらに大きな光非線形
性が期待できるが、上記の様に結晶の保存安定性に問題
かある。
倍の光非線形性を有していた。基本波を半導体レーザ光
とした場合には、共鳴効果によりさらに大きな光非線形
性が期待できるが、上記の様に結晶の保存安定性に問題
かある。
表１．有機非線形光学化合物のＳＨＧとｕｖｃｕｔ−ｏ
ｆｆ （λ：１．０６μｍ） ［発明の効果］ 大きな光非線形性と短波長側の可視吸収および高い結晶
性を有し、半導体レーザの波長変換を透過型で可能とす
る高性能の有機非線形光学材料を提供することができる
。
ｆｆ （λ：１．０６μｍ） ［発明の効果］ 大きな光非線形性と短波長側の可視吸収および高い結晶
性を有し、半導体レーザの波長変換を透過型で可能とす
る高性能の有機非線形光学材料を提供することができる
。
Claims (1)
- （１）３，４−ジヒドロキシベンズアルデヒドの結晶で
あることを特徴とする有機非線形光学材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16625188A JPH0215246A (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 有機非線形光学材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16625188A JPH0215246A (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 有機非線形光学材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0215246A true JPH0215246A (ja) | 1990-01-18 |
Family
ID=15827921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16625188A Pending JPH0215246A (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 有機非線形光学材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0215246A (ja) |
-
1988
- 1988-07-04 JP JP16625188A patent/JPH0215246A/ja active Pending
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