JPH0233135A - 新規な有機非線形光学材料およびそれを用いた第二高調波の発生方法 - Google Patents
新規な有機非線形光学材料およびそれを用いた第二高調波の発生方法Info
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- JPH0233135A JPH0233135A JP18334288A JP18334288A JPH0233135A JP H0233135 A JPH0233135 A JP H0233135A JP 18334288 A JP18334288 A JP 18334288A JP 18334288 A JP18334288 A JP 18334288A JP H0233135 A JPH0233135 A JP H0233135A
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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
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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。
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)
本発明は波長変換素子等の非線形光学効果を利用する各
種素子に用いるに適した非線形光学材料に関する。
種素子に用いるに適した非線形光学材料に関する。
また、非線形光学材料を用いた第二高調波の発生方法に
関する。
関する。
(従来の技術)
近年、非線形光学効果−レーザー光のような強い光電界
を与えたときに現われる、分極と電界との間の非線形性
−を有した材料が注目を集めている。
を与えたときに現われる、分極と電界との間の非線形性
−を有した材料が注目を集めている。
かかる材料は、一般に非線形光学材料として知られてお
り、例えば次のものなどに詳しく記載されている。
”Non1Lner Qptical Propert
ies ofOrganic and Polym
erlc Materials” AC3SYMP
O3IUM 5ERIES 233、David J
、Williams[(^merican Ches+
1cal 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、1985年)。
り、例えば次のものなどに詳しく記載されている。
”Non1Lner Qptical Propert
ies ofOrganic and Polym
erlc Materials” AC3SYMP
O3IUM 5ERIES 233、David J
、Williams[(^merican Ches+
1cal 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、1985年)。
非線形光学材料の用途の1つに、2次の非線形効果に基
づいた第2高調波発生(St(G)および和周波、差周
波を用いた波長変換デバイスがある。これまで実用上用
いられているものは、ニオブ酸リチウムに代表される無
機質のペロブスカイト類である。しかし近年になり、電
子供与基および電子吸引基を有するπ電子共役系有機化
合物は前述の無機質を太き(上回る、非線形光学材料と
しての諸性能を有していることが知られるようになった
。
づいた第2高調波発生(St(G)および和周波、差周
波を用いた波長変換デバイスがある。これまで実用上用
いられているものは、ニオブ酸リチウムに代表される無
機質のペロブスカイト類である。しかし近年になり、電
子供与基および電子吸引基を有するπ電子共役系有機化
合物は前述の無機質を太き(上回る、非線形光学材料と
しての諸性能を有していることが知られるようになった
。
より高性能の非線形光学材料の形成には、分子状態での
非線形感受率の高い化合物を、反転対称性を生じない様
に配列させる必要がある。このうちの一つである高い非
線形感受率の発現にはπ電子共役鎖の長い化合物が有用
であることが知られており、前述の文献にも種々記載さ
れてきるが、それらの化合物においては自明の如く吸収
極大波長が長波長化し、例えば青色光の透過率の低下を
招き、第二高調波としての青色光の発生に障害となる。
非線形感受率の高い化合物を、反転対称性を生じない様
に配列させる必要がある。このうちの一つである高い非
線形感受率の発現にはπ電子共役鎖の長い化合物が有用
であることが知られており、前述の文献にも種々記載さ
れてきるが、それらの化合物においては自明の如く吸収
極大波長が長波長化し、例えば青色光の透過率の低下を
招き、第二高調波としての青色光の発生に障害となる。
このことは、p−ニトロアニリン誘導体においても生じ
ており、第二高調波発生の効率にその波長の透過率の影
響が大きいことは、AlainAzema他著、Pro
ceedings of 5PIE、 、 400巻、
New 0ptieal Materlals+ (1
983) 186頁、第4図より明らかである。
ており、第二高調波発生の効率にその波長の透過率の影
響が大きいことは、AlainAzema他著、Pro
ceedings of 5PIE、 、 400巻、
New 0ptieal Materlals+ (1
983) 186頁、第4図より明らかである。
従って青色光に対する透過率の高い非線形光学材料の出
現が望まれている。従来、ニトロアニリンのベンゼン核
の炭素原子を窒素原子などて置き換えることが検討され
ている。
現が望まれている。従来、ニトロアニリンのベンゼン核
の炭素原子を窒素原子などて置き換えることが検討され
ている。
本出願人は、先に別の考え方に基づき青色光透過性に優
れた非線形光学応答性を示す化合物を見出し、非線形光
学材料として特開昭62−210430号公報にて開示
した。
れた非線形光学応答性を示す化合物を見出し、非線形光
学材料として特開昭62−210430号公報にて開示
した。
(発明が解決しようとする1題)
しかしながら、更に高い非線形光学応答性を示し、且つ
青色光透過性に優れた化合物の出現が求められている。
青色光透過性に優れた化合物の出現が求められている。
従って本発明の第一の目的は、高い非線形応答性を示し
、且つ青色光透過性に優れた有機非線形光学材料を提供
することにある。
、且つ青色光透過性に優れた有機非線形光学材料を提供
することにある。
第二の目的は、非線形光学効果のうちの第二高調波発生
の方法を提供することにある。
の方法を提供することにある。
(isを解決するための手段)
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、下記−般式(1
)で表される化合物を非線形光学応答性化合物として用
いることにより、本発明の目的が達成可能なことを見出
した。
)で表される化合物を非線形光学応答性化合物として用
いることにより、本発明の目的が達成可能なことを見出
した。
すなわち、本発明は下記の(1)及び(2)である。
fl) 下記の一般式(1)で表される化合物から成
る有機非線形光学材料。
る有機非線形光学材料。
一般式(1)
(式中、Yは−NR’−1または−5−を表し、R’
、R”およびR3は水素原子、アルキル基またはアリー
ル基を表し、同一でも異ってもよい、)(2) レー
ザー光と非線形光学材料とを用いて第二高調波を発生さ
せる際に非光学材料として、請求項1記載の有機非線形
光学材料を用いる第二高調波の発生方法。
、R”およびR3は水素原子、アルキル基またはアリー
ル基を表し、同一でも異ってもよい、)(2) レー
ザー光と非線形光学材料とを用いて第二高調波を発生さ
せる際に非光学材料として、請求項1記載の有機非線形
光学材料を用いる第二高調波の発生方法。
なお、一般式(1)においてYは好ましくは−3−を表
し、R1、R1およびR3で表されるアルキル基の炭素
数は置換基をも含めて1ないし30であり、好ましくは
1ないしlO1更に好ましくは1ないし4である。また
アリール基の炭素数は置換基をも含めて6ないし30で
あり、好ましくは6ないし10、更に好ましくは6ない
し8である。アルキル基およびアリール基への置換基と
しては、例えばハロゲン原子、アルコキシ基(例えばメ
トキシ基、エトキシ基)、ヒドロキシ基、アミノ基、ア
シル基(例えばアセチル基、メタンスルホニル基)、ア
シルアミノ基(例えばアセチルアミノ基、メタンスルホ
ニルアミノ基)、カルボキシ基、カルバモイル基(例え
ばカルバモイル基、N−メチルカルバモイル基)、スル
ファモイル基(例えばスルファモイル基、N−メチルス
ルファモイル基)、ウレイド基(例えばウレイド基、N
−メチルウレイド基)が挙げられる。なお、アルキル基
とアリール基とではアルキル基が好ましい、Rzとして
は更に水素原子が好ましい。
し、R1、R1およびR3で表されるアルキル基の炭素
数は置換基をも含めて1ないし30であり、好ましくは
1ないしlO1更に好ましくは1ないし4である。また
アリール基の炭素数は置換基をも含めて6ないし30で
あり、好ましくは6ないし10、更に好ましくは6ない
し8である。アルキル基およびアリール基への置換基と
しては、例えばハロゲン原子、アルコキシ基(例えばメ
トキシ基、エトキシ基)、ヒドロキシ基、アミノ基、ア
シル基(例えばアセチル基、メタンスルホニル基)、ア
シルアミノ基(例えばアセチルアミノ基、メタンスルホ
ニルアミノ基)、カルボキシ基、カルバモイル基(例え
ばカルバモイル基、N−メチルカルバモイル基)、スル
ファモイル基(例えばスルファモイル基、N−メチルス
ルファモイル基)、ウレイド基(例えばウレイド基、N
−メチルウレイド基)が挙げられる。なお、アルキル基
とアリール基とではアルキル基が好ましい、Rzとして
は更に水素原子が好ましい。
以下に本発明に用いられる化合物の具体例を示すが、本
発明の範囲はこれらのみに限られるものではない。
発明の範囲はこれらのみに限られるものではない。
これらの化合物の合成は、下記文献を参考にして容易に
行うことが可能である。
行うことが可能である。
ElderfieldlHrヘテロサイクリック・コン
パウンズ(Ileterocyclic Compou
nds) J第5巻、267頁〜28B頁(John
Wiley and 5ons 1957年刊) ;
P、N、Preston di rザ・ケミストリー
・オプ・ヘテロサイクリック・コンパウンズ(The
Chemistryof Heterocyclic
Compounds) J第4(lのRenzimid
azole and Conceneric T
ricyclicCompounds Part 1
の6頁〜59頁及び353頁及び360〜363頁(
John Wiley and 5ons1981年刊
) ; K、T、Potts di rコンプリヘン
シブ・ヘテロサイクリック・ケミストリー(Conpr
ehensive 1leterocyclic Ch
esistry) J第5巻、457頁〜498頁(P
eryas+on Press 1984年刊)。
パウンズ(Ileterocyclic Compou
nds) J第5巻、267頁〜28B頁(John
Wiley and 5ons 1957年刊) ;
P、N、Preston di rザ・ケミストリー
・オプ・ヘテロサイクリック・コンパウンズ(The
Chemistryof Heterocyclic
Compounds) J第4(lのRenzimid
azole and Conceneric T
ricyclicCompounds Part 1
の6頁〜59頁及び353頁及び360〜363頁(
John Wiley and 5ons1981年刊
) ; K、T、Potts di rコンプリヘン
シブ・ヘテロサイクリック・ケミストリー(Conpr
ehensive 1leterocyclic Ch
esistry) J第5巻、457頁〜498頁(P
eryas+on Press 1984年刊)。
後述の実施例より明らかなように、本発明の非線形光学
材料は波長変換素子用の材料として特に有用なものであ
る。しかしながら本発明の非線形光学材料の用途は波長
変換素子に限られるものではなく、非線形光学効果を利
用するものであればいかなる素子にも使用可能である。
材料は波長変換素子用の材料として特に有用なものであ
る。しかしながら本発明の非線形光学材料の用途は波長
変換素子に限られるものではなく、非線形光学効果を利
用するものであればいかなる素子にも使用可能である。
本発明の非線形光学材料が用いられうる素子の具体例と
して、波長変換素子以外に、光双安定素子(光記憶素子
、光パルス波形制御素子、光リミター1微分増幅素子、
光トランジスタ−、A/D変換素子、光論理素子、光マ
ルチバイブレークー1光フリップフロップ回路等)、光
変調素子および位相共役光学素子等が挙げられる。
して、波長変換素子以外に、光双安定素子(光記憶素子
、光パルス波形制御素子、光リミター1微分増幅素子、
光トランジスタ−、A/D変換素子、光論理素子、光マ
ルチバイブレークー1光フリップフロップ回路等)、光
変調素子および位相共役光学素子等が挙げられる。
本発明の化合物は、例えば粉末の形、宿主格子(ポリマ
ー、包接化合物、固溶体、液晶)中の分子の包有物の形
、支持体上に沈積した薄層の形(ラングミーア・プロジ
ェット膜など)、単結晶の形、溶液の形等、種々の形で
非線形光学材料として用いることができる。
ー、包接化合物、固溶体、液晶)中の分子の包有物の形
、支持体上に沈積した薄層の形(ラングミーア・プロジ
ェット膜など)、単結晶の形、溶液の形等、種々の形で
非線形光学材料として用いることができる。
また本発明の化合物をペンダントの形でポリマ、ポリジ
アセチレンなどに結合させて用いることもできる。
アセチレンなどに結合させて用いることもできる。
これらの方法について詳しくは前述のり、J。
Williassliの著作などに記載されている。
(実施例)
次に、本発明を実施例に基づいて詳しく説明する。
実施例1
吸収極大波長と吸収端との関係を調べるために、エタノ
ール溶液にて分゛光吸収特性を測定した。結果を表1に
示した。(なお、比較化合物AおよびBは下記に示す、
) 表1 申1 4 X 10−’mol/Ilのエタノール溶液
における透過率95%の波長 (比較化合物A) (比較化合物B) 表2 表1より明らかなように本発明の化合物は、有機非線形
光学材料としてよく知られている化合物A、Bに較べて
高い青色光透過性を有している。
ール溶液にて分゛光吸収特性を測定した。結果を表1に
示した。(なお、比較化合物AおよびBは下記に示す、
) 表1 申1 4 X 10−’mol/Ilのエタノール溶液
における透過率95%の波長 (比較化合物A) (比較化合物B) 表2 表1より明らかなように本発明の化合物は、有機非線形
光学材料としてよく知られている化合物A、Bに較べて
高い青色光透過性を有している。
実施例2
分子状態での2次の非線形感受率(β)を求める方法と
してde −5)IG法が知られている。海塩らによる
、第4回オプティックスとエレクトロニクス有機材料に
関するシンポジウム講演要旨集50頁に記載の方法に基
づき、以下の測定を行った。
してde −5)IG法が知られている。海塩らによる
、第4回オプティックスとエレクトロニクス有機材料に
関するシンポジウム講演要旨集50頁に記載の方法に基
づき、以下の測定を行った。
結果を表2に示す、(なお、比較化合物Aは実施例1と
同じものを用い、比較化合物Cは下記に示す、) 本発明の化合物についてはジメチルスルホキシド溶液と
し、その濃度は1 mol/ lとした。
同じものを用い、比較化合物Cは下記に示す、) 本発明の化合物についてはジメチルスルホキシド溶液と
し、その濃度は1 mol/ lとした。
基本波はNd:YAGレーザ−1,064μとした。
(比較化合物C)
表2から明らかな様に本発明の化合物は十分に大きなβ
を有しており、優れた材料といえる。
を有しており、優れた材料といえる。
実施例3
第2高調波発生の測定をニー・ケー・クルツ(S、に、
にurtz)、ティー・ケイ−・ベリー(T、T。
にurtz)、ティー・ケイ−・ベリー(T、T。
Perry)著、ジャーナル・オブ・アプライド・フィ
ジックス(J、^pp1.Phya、) 39巻、37
98頁(1968年刊)中に記載されている方法に準じ
て、本発明の化合物の粉末に対して行った。
ジックス(J、^pp1.Phya、) 39巻、37
98頁(1968年刊)中に記載されている方法に準じ
て、本発明の化合物の粉末に対して行った。
第1図に示した装置により測定を行った。
すなわち測定は、パルスYAGレーザー光(λ=1.0
64μm5ビーム径÷1鵬Φ、ピークパワー+10?I
W/cd)を基本波に用い、第1図に示す評価装置にて
、その第2高調波の強度を測定した。測定は尿素の第2
高調波の強度との相対比較で行った。また強度が弱い場
合には目視による観測を行った。特に基本波の2光子吸
収による発光(おもに黄、赤の発光)と第2高調波とを
区別するために、分光器を入れ、第2高調波のみを測定
する様にした。さらに粉末法の測定は、その物質の非線
形性の有無を判断することが主目的であり、その強度比
は非線形性の大きさ、参考値であることから、フォトマ
ルによる検出だけでなく、目視による観測も同時に行う
た。
64μm5ビーム径÷1鵬Φ、ピークパワー+10?I
W/cd)を基本波に用い、第1図に示す評価装置にて
、その第2高調波の強度を測定した。測定は尿素の第2
高調波の強度との相対比較で行った。また強度が弱い場
合には目視による観測を行った。特に基本波の2光子吸
収による発光(おもに黄、赤の発光)と第2高調波とを
区別するために、分光器を入れ、第2高調波のみを測定
する様にした。さらに粉末法の測定は、その物質の非線
形性の有無を判断することが主目的であり、その強度比
は非線形性の大きさ、参考値であることから、フォトマ
ルによる検出だけでなく、目視による観測も同時に行う
た。
得られた結果を表3に示した。
表3
表3から明らかなように、本発明の化合物は反転対称性
を有さない結晶構造をとることが可能であり、非線形光
学材料として有用である。
を有さない結晶構造をとることが可能であり、非線形光
学材料として有用である。
第1図に粉末法の測定装置を示すが、図中の番号は下記
を示す。 l;粉末試料 2;基本波カットフィルター3;分
光器 4;フォトマル 5;アンプ (11);波長1.064μm (12);0.532μm
を示す。 l;粉末試料 2;基本波カットフィルター3;分
光器 4;フォトマル 5;アンプ (11);波長1.064μm (12);0.532μm
Claims (2)
- (1)下記の一般式( I )で表される化合物から成る
有機非線形光学材料。 一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Yは−NR^3−、または−S−を表し、R^
1、R^2およびR^3は水素原子、アルキル基または
アリール基を表し、同一でも異なっていてもよい。) - (2)レーザー光と非線形光学材料とを用いて第二高調
波を発生させる際に非線形光学材料として、請求項1記
載の有機非線形光学材料を用いる第二高調波の発生方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18334288A JPH0233135A (ja) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | 新規な有機非線形光学材料およびそれを用いた第二高調波の発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18334288A JPH0233135A (ja) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | 新規な有機非線形光学材料およびそれを用いた第二高調波の発生方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0233135A true JPH0233135A (ja) | 1990-02-02 |
Family
ID=16134048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18334288A Pending JPH0233135A (ja) | 1988-07-22 | 1988-07-22 | 新規な有機非線形光学材料およびそれを用いた第二高調波の発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0233135A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103408499A (zh) * | 2013-05-27 | 2013-11-27 | 山东大学 | 含硝基取代的咪唑基有机非线性光学材料及其制备方法与应用 |
-
1988
- 1988-07-22 JP JP18334288A patent/JPH0233135A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103408499A (zh) * | 2013-05-27 | 2013-11-27 | 山东大学 | 含硝基取代的咪唑基有机非线性光学材料及其制备方法与应用 |
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