JPH02188727A - Nonlinear optical material - Google Patents

Nonlinear optical material

Info

Publication number
JPH02188727A
JPH02188727A JP944189A JP944189A JPH02188727A JP H02188727 A JPH02188727 A JP H02188727A JP 944189 A JP944189 A JP 944189A JP 944189 A JP944189 A JP 944189A JP H02188727 A JPH02188727 A JP H02188727A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nonlinear optical
group
shg
present
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
Application number
JP944189A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshikazu Shudo
美和 首藤
Koji Ujiie
氏家 孝二
Masaomi Sasaki
正臣 佐々木
Mitsuru Hashimoto
充 橋本
Masayuki Shiyoji
正幸 所司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP944189A priority Critical patent/JPH02188727A/en
Publication of JPH02188727A publication Critical patent/JPH02188727A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野〕 本発明は電気光学デバイス、第二高調波発生デバイス、
波長変換デバイス、圧電デバイス、光導波略等、或いは
光メモリー光源、レーザープリンター光源、光スィッチ
等に有用な新規な非線形光学材料に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an electro-optical device, a second harmonic generation device,
The present invention relates to novel nonlinear optical materials useful for wavelength conversion devices, piezoelectric devices, optical waveguides, etc., optical memory light sources, laser printer light sources, optical switches, etc.

〔従来技術〕[Prior art]

近年、非線形光学効果(強いレーザー光を物質に入射し
た時、その相互作用によって入射光とは異なった成分を
持つ出射光が得られる現象)を持った材料が電気光学デ
バイス、第二高調波発生デバイス、波長変換デバイス、
光メモリー光源等に有用、な材料として注目されている
。このような非線形光学材料は次のような文献に詳しく
紹介されている。
In recent years, materials with nonlinear optical effects (a phenomenon in which when a strong laser beam is incident on a material, an emitted light with a different component from the incident light is obtained due to the interaction) are being used as electro-optic devices and second harmonic generation. device, wavelength conversion device,
It is attracting attention as a material useful for optical memory light sources, etc. Such nonlinear optical materials are introduced in detail in the following literature.

”Non1inear 0ptical Proper
ties of Organicand Polyme
ric Materials”AC8SYMPO5IU
M 5ERIES 233. David J、%1i
11iams編(Ameriacn Che−mica
l 5ociety 1983年刊)、「有機非線形光
学材料」加藤政雄、中西へ部監修(シー・エム・シー社
、 1983年刊)、「有機エレクトロニクス材料」谷
口彬雄編集(サイエンスフォーラム社、1986年刊)
”Non1inear 0ptical Proper
Ties of Organic and Polyme
ric Materials"AC8SYMPO5IU
M 5ERIES 233. David J,%1i
11iams edition (Ameriacn Che-mica
``Organic Nonlinear Optical Materials'' edited by Masao Kato and He Nakanishi (CMC Publishing Co., Ltd., published in 1983); "Organic Electronic Materials" edited by Akio Taniguchi (Science Forum Publishing Co., Ltd., published in 1986)
.

従来、主として第二高調波発生デバイス(二次の非線形
光学効果に基づくもの)及び波長変換デバイス(和周波
及び差周波を用いたもの)に使用されて来た非線形光学
材料としては燐酸二水素カリウム(KDP)、燐酸二水
素アンモニウム(ADP)、ニオブ酸リチウム等の無機
材料が挙げられる。これに対し近年、p−ニトロアニリ
ンのように電子供与基及び電子吸引基を有するπ電子共
役系有機化合物が非線形光学材料として前記無機化合物
を大きく上回る諸特性を示すことが見出されたことから
、この種の有機化合物についての研究が盛んに行なわれ
ている。
Potassium dihydrogen phosphate has traditionally been used as a nonlinear optical material mainly for second harmonic generation devices (based on second-order nonlinear optical effects) and wavelength conversion devices (those using sum and difference frequencies). (KDP), ammonium dihydrogen phosphate (ADP), lithium niobate, and other inorganic materials. On the other hand, in recent years, it has been discovered that π-electron conjugated organic compounds such as p-nitroaniline, which have an electron-donating group and an electron-withdrawing group, exhibit various properties that far exceed those of the above-mentioned inorganic compounds as nonlinear optical materials. , research on this type of organic compound is being actively conducted.

一般に有機系非線形光学材料の場合は分子1個1個が非
線形光学応答を示し、また各分子の非線形光学性能はそ
の分子超分極率(molecularhyperpol
arizability)の大きさに依存するが。
In general, in the case of organic nonlinear optical materials, each molecule exhibits a nonlinear optical response, and the nonlinear optical performance of each molecule is determined by its molecular hyperpolarizability (molecular hyperpolarizability).
arizability).

例えばp−ニトロアニリンのように分子状態では高い二
次の非線形性能を示しても(即ち大きなβを有していて
も)、結晶になった時、分子配列に中心対称性があるた
め、結晶状態では全く二次の非線形光学効果を示さない
ものが多く見られる。またこのp−ニトロアニリンの〇
−位にメチル基を導入し、分子の性能(即ちβの大きさ
)を低下させずに結晶の対称性を崩す事に成功した2−
メチル−4−ニトロアニリン(M N A )は大きな
SHGテンソルを持っているが(B、F、Levine
、 et al、 J 、 Appl、Phys、 5
0.2523(1970)〕、このものはSHGを効率
良く取出すための位相整合条件を満足しないため、大き
な非線形光学性能を有効に利用するのは困難である。
For example, even if p-nitroaniline exhibits high second-order nonlinear performance in its molecular state (that is, even if it has a large β), when it becomes a crystal, the molecular arrangement has central symmetry. There are many cases in which no second-order nonlinear optical effect is exhibited. In addition, by introducing a methyl group into the ○-position of this p-nitroaniline, we succeeded in breaking the symmetry of the crystal without reducing the performance of the molecule (i.e., the size of β).
Methyl-4-nitroaniline (MNA) has a large SHG tensor (B, F, Levine
, et al., J. Appl, Phys., 5
0.2523 (1970)], which does not satisfy the phase matching conditions for efficiently extracting SHG, and therefore it is difficult to effectively utilize its large nonlinear optical performance.

またMNAは単結晶が得難く、デバイスとして応用する
ためには問題点が多い。
Furthermore, it is difficult to obtain a single crystal of MNA, and there are many problems in applying it as a device.

また例えばスチルベン骨格に電子供与基及び電子受容基
を導入したジメチルアミノニトロスチルベンの場合も同
様で、このものは大きなβを持つ事が見出されているが
、結晶状態では中心対称性を持つため、二次の非線形性
能は示さず、且つ吸収が長波長側(λmax = 58
0nm)にあるため、仮に中心対称性を崩すことに成功
してもSHG等のデバイスとして使用するには不利であ
る。
The same is true for, for example, dimethylaminonitrostilbene, which has an electron-donating group and an electron-accepting group introduced into the stilbene skeleton, and has been found to have a large β, but because it has central symmetry in the crystalline state, , does not exhibit second-order nonlinear performance, and absorption is on the long wavelength side (λmax = 58
0 nm), so even if it were possible to break the central symmetry, it would be disadvantageous to use it as a device such as SHG.

また例えば他のスチルベン骨格を持つ4−クロロ−4′
−ジエチルアミノスチルベンは比較的大きなβを持ち、
吸収波長がジメチルアミノニトロスチルベンより短波長
である事が判っているが(J 、 L 、 0udar
、 J 、 Chew、 Phys、67、No、2,
446(1977))、結晶状態では必ずしも良い性能
を示すかどうか不明であった。
Also, for example, 4-chloro-4' with other stilbene skeletons
- Diethylaminostilbene has a relatively large β;
It is known that the absorption wavelength is shorter than that of dimethylaminonitrostilbene (J, L, Oudar
, J. Chew, Phys., 67, No. 2,
446 (1977)), it was unclear whether the crystalline state would necessarily show good performance.

この他、既知のSHG活性骨格に不斉炭素を導入する(
J 、 L 、 0udar、et al、 J 、A
ppl、 Phys。
In addition, asymmetric carbon atoms are introduced into known SHG active skeletons (
J.L., Oudar, et al., J.A.
ppl, Phys.

48、2699(1977))、高分子中に高性能分子
を分散し、電界によってポーリングする(特開昭6l−
186942)等の方法も考えられているが、必らずし
も良い結果は得られていない。
48, 2699 (1977)), dispersing high-performance molecules in polymers and poling them with an electric field (Japanese Patent Application Laid-open No. 61-1921-1)
Although methods such as 186942) have been considered, good results have not always been obtained.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明の目的は以上のような事情に鑑み、大きな非線形
光学効果を示す新規な有機系非線形光学材料を提供する
ことである。
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a novel organic nonlinear optical material that exhibits a large nonlinear optical effect.

〔発明の構成・動作〕[Structure and operation of the invention]

本発明の非線形光学材料は一般式 (但しR1,R,は同一でも異なっていてもよく、水素
原子、置換又は非置換のアルキキル基、或いは置換又は
非置換のアリール基を表わす、) で示される化合物からなるものである。
The nonlinear optical material of the present invention is represented by the general formula (where R1 and R may be the same or different and represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group) It consists of compounds.

本発明者らは従来技術における前述のような課題を解決
するために種々研究を重ねで来たが、各種スチルベン誘
導体のうち、前記一般式で示される特定のスチルベン誘
導体が大きい非線形光学効果を有することを見出し1本
発明に到達した。
The present inventors have repeatedly conducted various studies to solve the above-mentioned problems in the prior art, and found that among various stilbene derivatives, a specific stilbene derivative represented by the above general formula has a large nonlinear optical effect. This discovery led to the present invention.

前記一般式におけるアルキル基としては例えばメチル基
、エチル基、プロピル基、L−プロピル基、ブチル基、
t−ブチル基、オクチル基、t−オクチル基、デシル基
等が挙げられるが、低炭素数のものが好ましい。
Examples of the alkyl group in the above general formula include methyl group, ethyl group, propyl group, L-propyl group, butyl group,
Examples include t-butyl group, octyl group, t-octyl group, decyl group, etc., but those with a low carbon number are preferred.

またこれらのアルキル基をフェニル基、ヒドロキシ基、
カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、ニトリル基
、ハロゲン原子等で置換したものも挙げられる(例えば
ベンジル基、ヒドロキシメチル基、4−メチルベンジル
基、2−カルボキシエチル基、エトキシカルボニルメチ
ル基等)。またアリール基としてはフェニル基、ナフチ
ル基、アントリル基等が挙げられるが、特にフェニル基
が好ましく、またフェニル基を低級アルキル基、低級ア
ルコキシ基、ハロゲン原子、ニトリル基等で置換したも
のも挙げられる(例えば4−クロロフェニル基、4−メ
トキシフェニル基、4−メチルフェニル基、2,4−ジ
メチルフェニル基、4−シアノフェニル基等)。
In addition, these alkyl groups can be converted into phenyl groups, hydroxy groups,
Examples include those substituted with a carboxyl group, an alkoxycarbonyl group, a nitrile group, a halogen atom, etc. (eg, benzyl group, hydroxymethyl group, 4-methylbenzyl group, 2-carboxyethyl group, ethoxycarbonylmethyl group, etc.). Examples of the aryl group include phenyl, naphthyl, anthryl, etc., with phenyl being particularly preferred, and examples including phenyl groups substituted with lower alkyl, lower alkoxy, halogen, nitrile, etc. (For example, 4-chlorophenyl group, 4-methoxyphenyl group, 4-methylphenyl group, 2,4-dimethylphenyl group, 4-cyanophenyl group, etc.).

本発明の前記一般式のスチルベン誘導体はいずれも大き
な非線形光学効果を示す非線形光学材料であるが、その
具体例は次の通りである。
All of the stilbene derivatives of the above general formula of the present invention are nonlinear optical materials that exhibit large nonlinear optical effects, and specific examples thereof are as follows.

α1゜ バ これら化合物の合成は例えば変形Wittig反応iこ
より行なうことができる。即ち下記反応式に示すように
M 1chalis−A rvuzov反応によって得
られるホスホン酸エステル誘導体(A)とアルデヒド化
合物(B)とを塩基性触媒の存在下で反応させることに
より目的のスチルベン誘導体を得ることができる。
α1° These compounds can be synthesized, for example, by a modified Wittig reaction. That is, as shown in the reaction formula below, the desired stilbene derivative is obtained by reacting the phosphonic acid ester derivative (A) obtained by the M1chalis-A rvuzov reaction with the aldehyde compound (B) in the presence of a basic catalyst. Can be done.

以下に本発明を実施例によって説明する。The present invention will be explained below by way of examples.

実施例 前記化合物(1)、(4)、(5)及び(6)の非線形
光学性能を測定した。
EXAMPLE The nonlinear optical performance of the compounds (1), (4), (5), and (6) was measured.

代表的な二次の非線形光学効果である第二高調波発生(
SHG)の測定をS、に、KurtzとT、T、Per
ryがJ、Appl、Phys、39,3798(19
68)に発表した方法により行った。この方法はサンプ
ル粉末に強いレーザー光を照射し、発生するSHGの強
度を基準材料に対し測定する方法であり、おおよその二
次非線形性能を推定することができる。
Second harmonic generation (
SHG) measurements to S, Kurtz and T, T, Per.
ry J, Appl, Phys, 39,3798 (19
This was carried out by the method published in 68). This method is a method in which a sample powder is irradiated with a strong laser beam and the intensity of the generated SHG is measured with respect to a reference material, and the approximate second-order nonlinear performance can be estimated.

光源レーザーとしては高出力のNd”:YAGレーザ−
(250+aJ/パルス、パルス幅〜20ns)を利用
した(Nd”:YAGレーザーの発振波長は1.064
μ麿であり、この光をSHG活性な材料に照射すると5
32rusの緑色のSHGが得られる)。
The light source laser is a high-power Nd”:YAG laser.
The oscillation wavelength of the (Nd”:YAG laser using (250+aJ/pulse, pulse width ~20ns) is 1.064
μmaro, and when this light is irradiated on SHG active material, 5
32 rus of green SHG is obtained).

サンプルを石英ガラスセルに充填し、これにレーザー光
を照射すると、サンプルからのSHGはレーザー光進行
方向に対し、前方と後方の両側に散乱して観測されるの
で、前方と後方の両側でSHG強度を測定した。この時
の検知器は光電子増倍管であり、赤外吸収フィルターで
レーザー光をカットし、干渉フィルターによって532
nmのSHGだけを取り出した。
When a sample is filled in a quartz glass cell and irradiated with a laser beam, the SHG from the sample is observed to be scattered both forward and backward with respect to the direction in which the laser beam travels. The strength was measured. The detector at this time is a photomultiplier tube, which cuts the laser light with an infrared absorption filter, and uses an interference filter to
Only nm SHG was taken out.

この時、サンプルの粒径はふるい分けておらず、基準材
料は平均粒径的100μmの尿素である。
At this time, the particle size of the sample was not screened, and the reference material was urea with an average particle size of 100 μm.

−(NH,)I2PO4:燐酸二水素アンモニウム)〔
発明の作用効果〕 実施例から明らかなように本発明の化合物は非線形光学
材料として有効である。即ち本発明の化合物は結晶の状
態でも利用できる非線形光学材料として有効である。ま
た、本発明の化合物がいずれも大きな非線形光学性能を
示すことから1例えば上記化合物についても、大きなβ
を有することが予想される。従って、本発明の化合物は
結晶状態では勿論、例えば従来のように高分子中に分散
、ポーリングした場合も大きな非線形光性能を得ること
ができる。また本発明の化合物を単結晶化することによ
り、第1図(図中1は半導体レーザー 2は本発明材料
の単結晶)に示すようにSHGデバイスに応用できる。
-(NH,)I2PO4: ammonium dihydrogen phosphate) [
Effects of the Invention] As is clear from the Examples, the compounds of the present invention are effective as nonlinear optical materials. That is, the compound of the present invention is effective as a nonlinear optical material that can be used even in a crystalline state. In addition, since all the compounds of the present invention exhibit large nonlinear optical performance,1 for example, the above compounds also have a large β
It is expected that the Therefore, the compound of the present invention can provide great nonlinear optical performance not only in a crystalline state but also when dispersed or poled in a polymer as in the prior art. Furthermore, by making the compound of the present invention into a single crystal, it can be applied to an SHG device as shown in FIG. 1 (in the figure, 1 is a semiconductor laser and 2 is a single crystal of the material of the present invention).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の非線形光学材料を利用したSHGデ
バイスの一例の模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an example of an SHG device using the nonlinear optical material of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (但しR_1、R_2は同一でも異なっていてもよく、
水素原子、置換又は非置換のアルキ ル基、或いは置換又は非置換のアリール基 を表わす。) で示される化合物からなる非線形光学材料。
[Claims] 1. General formula ▲ Numerical formula, chemical formula, table, etc. ▼ (However, R_1 and R_2 may be the same or different,
Represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group. ) A nonlinear optical material consisting of a compound represented by
JP944189A 1989-01-18 1989-01-18 Nonlinear optical material Pending JPH02188727A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP944189A JPH02188727A (en) 1989-01-18 1989-01-18 Nonlinear optical material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP944189A JPH02188727A (en) 1989-01-18 1989-01-18 Nonlinear optical material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02188727A true JPH02188727A (en) 1990-07-24

Family

ID=11720392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP944189A Pending JPH02188727A (en) 1989-01-18 1989-01-18 Nonlinear optical material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02188727A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2700475B2 (en) Nonlinear optical materials and elements
JPH02188727A (en) Nonlinear optical material
JPH0337631A (en) Nonlinear optical material
JPH01185527A (en) nonlinear optical materials
JPH02188728A (en) Nonlinear optical material
JPH0489436A (en) New aromatic compounds and nonlinear optical materials
JPH01209429A (en) nonlinear optical materials
JP2783869B2 (en) Nonlinear optical element
JPH0532587A (en) Novel aromatic compounds and nonlinear optical materials
US5015417A (en) Nonlinear optical devices for derivatives of stilbene and diphenylacetylene
JP2694562B2 (en) Novel organic nonlinear optical material and method of converting light wavelength using the same
JPH05140065A (en) New azo compound and non-linear optical material
JPH0532606A (en) Novel aromatic compounds and nonlinear optical materials
JP2685828B2 (en) Organic nonlinear optical material
JPH02156229A (en) nonlinear optical materials
JPH05341336A (en) Nonlinear optical material
JPH06118462A (en) Organic nonlinear optical material
JPH05341337A (en) Nonlinear optical material
JP2901763B2 (en) Organic nonlinear optical material and organic nonlinear optical thin film element using the material
JPH02157254A (en) Novel Schiff base compounds and their production method
JP3036141B2 (en) 16-benzalandrosta-1,4-diene-3,17-dione compound, method for producing the same, nonlinear optical material and nonlinear optical element
JP2901764B2 (en) Organic nonlinear optical material and organic nonlinear optical thin film element using the material
JPH0196628A (en) Organic nonlinear optical material
JP2763224B2 (en) Organic nonlinear optical material
Kato et al. Effect of Hydrogen Bond on Second-Order Nonlinear Optical Property of 2-Alkylcarboxamido-4′-methoxy-4-nitrotolan Derivatives