JPH0240633A - 非線形光学材料および非線形光学素子 - Google Patents
非線形光学材料および非線形光学素子Info
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- JPH0240633A JPH0240633A JP19101988A JP19101988A JPH0240633A JP H0240633 A JPH0240633 A JP H0240633A JP 19101988 A JP19101988 A JP 19101988A JP 19101988 A JP19101988 A JP 19101988A JP H0240633 A JPH0240633 A JP H0240633A
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- Japan
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- nonlinear optical
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- electron
- optical element
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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)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (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、レーザー光の高調波の発生、パラメトリック
増幅等に用いる有機非線形光学材料及び有機非線形光学
素子に関する。
増幅等に用いる有機非線形光学材料及び有機非線形光学
素子に関する。
［発明の背景］
レーザー光等の強い光を物質に照射した時に顕著に現れ
る非線形光学効果は、波長変換、強度変調、スイッチン
グ等に応用できるものであり、近年、該非線形光学効果
を有する材料の探索研究が数多く為されている。
る非線形光学効果は、波長変換、強度変調、スイッチン
グ等に応用できるものであり、近年、該非線形光学効果
を有する材料の探索研究が数多く為されている。
波長変換、特に２次の非線形光学効果に基づいた第２高
調波発生（Ｓｅｃｏｎｄ ＨａｒｌｌＯｎｌＣＧｅｎｅ
ｒａｔｌＯｎ、以下ＳＨＧと略す、）では、従来知られ
ていたニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ，）、燐酸二水素
カリウム（ＫＤＰ）等の無機材料に比し、有機化合物が
桁違いに高い性能を有する可能性が指摘されている。（
例えば、「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。
調波発生（Ｓｅｃｏｎｄ ＨａｒｌｌＯｎｌＣＧｅｎｅ
ｒａｔｌＯｎ、以下ＳＨＧと略す、）では、従来知られ
ていたニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ，）、燐酸二水素
カリウム（ＫＤＰ）等の無機材料に比し、有機化合物が
桁違いに高い性能を有する可能性が指摘されている。（
例えば、「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年刊）
有機化合物の非線形性の起源は分子内π電子であり、２
次の非線形分子分極率βは、該化合物が電子供与性基お
よび電子吸引性基の両方を有するとき、特に大きくなる
＝ しかしながら、ρ−ニトロアニリンで代表されるように
、分子レベルの非線形分極が大きくても、結晶の状態で
は全＜ＳＨＧを示さなかったり、示してもＳＨＧの小さ
いものが数多くみられる。これは、極性の強い有機物結
晶の分子配列が反転対称になり易いことに起因する。
次の非線形分子分極率βは、該化合物が電子供与性基お
よび電子吸引性基の両方を有するとき、特に大きくなる
＝ しかしながら、ρ−ニトロアニリンで代表されるように
、分子レベルの非線形分極が大きくても、結晶の状態で
は全＜ＳＨＧを示さなかったり、示してもＳＨＧの小さ
いものが数多くみられる。これは、極性の強い有機物結
晶の分子配列が反転対称になり易いことに起因する。
また、情報記録媒体の大容量化、高密度化の要求に応え
る形で光記録媒体の研究が盛んに行われているが、これ
ら光記録媒体の記録密度は光源の波長に依存するので（
記録密度限界は光源波長が短くなると、その２乗に反比
例して増大する。）、より短波な光源を得るなめに波長
変換素子への期待は大きいものがある。
る形で光記録媒体の研究が盛んに行われているが、これ
ら光記録媒体の記録密度は光源の波長に依存するので（
記録密度限界は光源波長が短くなると、その２乗に反比
例して増大する。）、より短波な光源を得るなめに波長
変換素子への期待は大きいものがある。
しかしながら、既知の高ＳＨＧ活性の化合物は、例えば
２−メチル−４−ニトロアニリン、ｍ−ニトロアニリン
等のように黄色に着色しているため、短波光の透過率が
低く、波長変換で短波光を発生するには不利である。従
って、可視領域、特に短波光の透過率が高い非線形光学
材料が望まれている。
２−メチル−４−ニトロアニリン、ｍ−ニトロアニリン
等のように黄色に着色しているため、短波光の透過率が
低く、波長変換で短波光を発生するには不利である。従
って、可視領域、特に短波光の透過率が高い非線形光学
材料が望まれている。
［発明の目的］
従って、本発明の目的は、結晶、薄膜などバルク状態で
反転対称となり難く、かつ実質的に可視領域に吸収を持
たず、高い非線形光学効果を示す新規な有機非線形光学
材料及び有機非線形光学素子を提供することにある。
反転対称となり難く、かつ実質的に可視領域に吸収を持
たず、高い非線形光学効果を示す新規な有機非線形光学
材料及び有機非線形光学素子を提供することにある。
［発明の構成］
本発明の上記目的は、
（１） 下記一般式［１１で表される化合物からなるこ
とを特徴とする非線形光学材料。
とを特徴とする非線形光学材料。
一般式［１１
（式中、Ａは電子吸引性基、Ｒ１は置換アルキル基、Ｒ
２は一価の置換基を表す、ｎｌよＯ〜３の整数を表す、
ｎが２以上のとき複数のＲ２は同じでも異なっていても
よく、また、隣接するＲ２が互いに連結して環を形成し
てもよい。）〈２） 上記（１）記載の非線形光学材料
からなる非線形光学素子。
２は一価の置換基を表す、ｎｌよＯ〜３の整数を表す、
ｎが２以上のとき複数のＲ２は同じでも異なっていても
よく、また、隣接するＲ２が互いに連結して環を形成し
てもよい。）〈２） 上記（１）記載の非線形光学材料
からなる非線形光学素子。
によって達成された。
以下、本発明をより詳細に説明する。
上記一般式［Ｉ］において、Ａで表される電子吸引性基
は、ハメットによって定義されるσｐ〉０の基であり、
例えばニトロ基、ホルミル基、カルバモイル基（例えば
メチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基等）、
カルボキシ基、スルファモイル基〈例えばメチルスルフ
ァモイル基等）、オキシカルボニル基（例えばメトキシ
カルボニル基、エトキシカルボニル基等）、シアノ基、
ジシアノビニル基等が挙げられる。
は、ハメットによって定義されるσｐ〉０の基であり、
例えばニトロ基、ホルミル基、カルバモイル基（例えば
メチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基等）、
カルボキシ基、スルファモイル基〈例えばメチルスルフ
ァモイル基等）、オキシカルボニル基（例えばメトキシ
カルボニル基、エトキシカルボニル基等）、シアノ基、
ジシアノビニル基等が挙げられる。
これらのうちで好ましいものは、ニトロ基、ホルミル基
、シアノ基、アルコキシカルボニル基である。
、シアノ基、アルコキシカルボニル基である。
Ａで表される電子吸引性基は、−ＯＲ，に対してパラ位
にあるのが好ましい。
にあるのが好ましい。
Ｒ２で表される置換アルキル基の置換基とじては、ハロ
ゲン原子、アルコキシ基、シアン基、ニトロ基等を挙げ
ることができる。
ゲン原子、アルコキシ基、シアン基、ニトロ基等を挙げ
ることができる。
これらのうちで好ましいものはハロゲン原子であり、さ
らに好ましいものは臭素原子である。
らに好ましいものは臭素原子である。
Ｒ２で表される一価の置換基としては、特に制限はなく
、電子供与性基、電子吸引性基のいずれでもよいが、π
電子共役系に大きな影響を与えない基が好ましい。
、電子供与性基、電子吸引性基のいずれでもよいが、π
電子共役系に大きな影響を与えない基が好ましい。
上記電子吸引性基は、ハメットによって定義されるσｐ
＞Ｏの基であり、例えばニトロ基、シアノ基、アルキル
スルホニル基（例えばメチルスルホニル基、エチルスル
ホニル基等）、ホルミル基、カルバモイル基（例えばメ
チルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基等）、ス
ルファモイル基（例えばメチルスルファモイル基等）、
オキシカルボニル基（例えばメトキシカルボニル基、エ
トキシカルボニル基等）、ジシアノビニル基、カルボキ
シ基等が挙げられる。
＞Ｏの基であり、例えばニトロ基、シアノ基、アルキル
スルホニル基（例えばメチルスルホニル基、エチルスル
ホニル基等）、ホルミル基、カルバモイル基（例えばメ
チルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基等）、ス
ルファモイル基（例えばメチルスルファモイル基等）、
オキシカルボニル基（例えばメトキシカルボニル基、エ
トキシカルボニル基等）、ジシアノビニル基、カルボキ
シ基等が挙げられる。
上記電子供与性基は、ハロゲン原子またはハメットによ
って定義されるσｐ＜Ｏの基であり、例えばアミノ基（
アミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、Ｌ−２−ヒド
ロキシメチル−１−ピロリジニル等の基）、ヒドロキシ
ル基、アルコキシ基（メトキシ、エトキシ、ブトキシ等
の基）、アルキル基（メチル、エチル、プロピル等の基
）等が挙げられる。
って定義されるσｐ＜Ｏの基であり、例えばアミノ基（
アミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、Ｌ−２−ヒド
ロキシメチル−１−ピロリジニル等の基）、ヒドロキシ
ル基、アルコキシ基（メトキシ、エトキシ、ブトキシ等
の基）、アルキル基（メチル、エチル、プロピル等の基
）等が挙げられる。
ｎが２以上のとき、隣接するＲ２が互いに連結して形成
される縮合環としては、例えばナフタレン、アントラセ
ン、インドール、キノリン、ベンゾイミダゾール等が挙
げられる。
される縮合環としては、例えばナフタレン、アントラセ
ン、インドール、キノリン、ベンゾイミダゾール等が挙
げられる。
以下に本発明に好ましく用いられる化合物の具体例を示
すが、これらに限定されない。
すが、これらに限定されない。
以下余白
これらの化合物は、−数的合成法により、置換アルコキ
シベンゼン誘導体に、Ａで表される電子吸引性基を導入
するか、フェノール誘導体に置換アルキルハライドを反
応させることにより容易に合成することができる。
シベンゼン誘導体に、Ａで表される電子吸引性基を導入
するか、フェノール誘導体に置換アルキルハライドを反
応させることにより容易に合成することができる。
また、これらの化合物の一部は一般に市販されている試
薬（例えば、関東化学、東京化成、和光純薬、ＡＩｄｒ
ｉｃｈ社製品）として容易に入手できる。
薬（例えば、関東化学、東京化成、和光純薬、ＡＩｄｒ
ｉｃｈ社製品）として容易に入手できる。
合成例
（例示化合物１の合成）
２０、のｐ−二トロフェノールナトリウムを １００ｍ
１のジメチルホルムアミドに溶解し、これに２６゜のジ
ブロムエタンを滴下し、室温にて１０時間反応させた０
反応液を希塩酸中に注ぎ、析出した結晶をアセトニトリ
ルから再結晶し、目的物の結晶１８ｇを得た。
１のジメチルホルムアミドに溶解し、これに２６゜のジ
ブロムエタンを滴下し、室温にて１０時間反応させた０
反応液を希塩酸中に注ぎ、析出した結晶をアセトニトリ
ルから再結晶し、目的物の結晶１８ｇを得た。
ＮＭＲ，ＦＤ−マススペクトルにより構造を確認した。
融点：６６〜６７℃
本発明の化合物は、単結晶、粉末、溶液、支持体上に沈
積した薄膜（ラングミュア−プロジェット膜、蒸着膜な
ど）あるいはポリマーや液晶分子中にブレンドした形等
種々の形態で非線形光学素子とすることができる。また
、本発明の化合物をポリマーにペンダントしたり、包接
化合物あるいは付加物として用いることも可能である。
積した薄膜（ラングミュア−プロジェット膜、蒸着膜な
ど）あるいはポリマーや液晶分子中にブレンドした形等
種々の形態で非線形光学素子とすることができる。また
、本発明の化合物をポリマーにペンダントしたり、包接
化合物あるいは付加物として用いることも可能である。
素子の形態は公知の導波路形状をとることができる０例
えば特開昭６３−７７０３５号公報で示されているよう
に、ファイバー形状、平板形状また単結晶の周囲をクラ
ツド材で囲んだ形状がある。
えば特開昭６３−７７０３５号公報で示されているよう
に、ファイバー形状、平板形状また単結晶の周囲をクラ
ツド材で囲んだ形状がある。
本発明の非線形光学素子は、レーザー光の波長変ｊＡ（
高調波の発生等）、強度変調、スイッチング等に用いる
ことができる。
高調波の発生等）、強度変調、スイッチング等に用いる
ことができる。
［実施例］
以下、実施例を示すが、本発明の実施態様はこれらに限
定されない。
定されない。
実施例ｌ
５ＨＧ効果を判定するのに一敗的に行われている粉末法
（Ｓ、に、Ｋｕｒｔｚ、 Ｔ、Ｔ、Ｐｅｒｒｙ ；
Ｊ、ＡＯＯＩ。
（Ｓ、に、Ｋｕｒｔｚ、 Ｔ、Ｔ、Ｐｅｒｒｙ ；
Ｊ、ＡＯＯＩ。
Ｐｈｙｓ、、 ３９．３７９８ （１９６８） ）を用
いて本発明の化合物を評価した。
いて本発明の化合物を評価した。
光源としてビーム径２市、繰り返し１０ｐｐｓ 、パル
ス幅１Ｑｎｓ 、パルスエネルギー２０１ＪのＱスイッ
チＮｄ ： ＹＡＧレーザ−（米国Ｑｕａｎｔｅｌ
Ｉｎｔｅｒ−ｒｌａｔｉＯｎａ１社 Ｙ Ｇ ６６０
Ａ、波長１０６４ｎｒｘ）を使用して、ガラスセル中に
充填した粉末のサンプルに照射し、発生したＳＨＧ光（
５３２ｎｉ緑色光）をフィルターおよびモノクロメータ
−で分光し光電子増倍管で検知し、尿素を１とした時の
相対値を求めた。
ス幅１Ｑｎｓ 、パルスエネルギー２０１ＪのＱスイッ
チＮｄ ： ＹＡＧレーザ−（米国Ｑｕａｎｔｅｌ
Ｉｎｔｅｒ−ｒｌａｔｉＯｎａ１社 Ｙ Ｇ ６６０
Ａ、波長１０６４ｎｒｘ）を使用して、ガラスセル中に
充填した粉末のサンプルに照射し、発生したＳＨＧ光（
５３２ｎｉ緑色光）をフィルターおよびモノクロメータ
−で分光し光電子増倍管で検知し、尿素を１とした時の
相対値を求めた。
更に、メタノール中での可視領域の吸収も測定しな、結
果を併せて表１に示す。
果を併せて表１に示す。
表１
表１から明らかなように、本発明の化合物はＳＨＧ強度
ら強く、可視吸収も実質的にないことから、より短波光
にも使用できる優れた非線形光学材料であることが判る
。
ら強く、可視吸収も実質的にないことから、より短波光
にも使用できる優れた非線形光学材料であることが判る
。
実施例２
光源としてビーム径２關、繰り返し１０ｐｐＳ、パルス
幅７ ｎｓ 、パルスエネルギー２０１Ｊの色素レーザ
ー（米１Ｓｐｅｃｔｒａ Ｐｈｙｓｉｃｓ社 ＰＤＬ−
２。
幅７ ｎｓ 、パルスエネルギー２０１Ｊの色素レーザ
ー（米１Ｓｐｅｃｔｒａ Ｐｈｙｓｉｃｓ社 ＰＤＬ−
２。
１ＤＳ−８６７波長８６２ｎｎ ）を使用し、実施例１
と同様にして ４３１ｎ１１の青色光強度を測定し、２
−メチル−４−ニトロアニリン（ＭＮＡ）を１とした時
の相対値を求めた。結果を表２に示す。
と同様にして ４３１ｎ１１の青色光強度を測定し、２
−メチル−４−ニトロアニリン（ＭＮＡ）を１とした時
の相対値を求めた。結果を表２に示す。
色光発生に特に優れた非線形光学材料であることが判る
。
。
実施例３
実施例１で使用した本発明の化合物を、中空ファイバー
内に形成させて、非線形光学素子を作成した。ファイバ
ーの端面より波長１１０６４ｎのＹＡＧレーザー光を入
射すると、５３２ｎｎ＋の第二高調波が観測された。
内に形成させて、非線形光学素子を作成した。ファイバ
ーの端面より波長１１０６４ｎのＹＡＧレーザー光を入
射すると、５３２ｎｎ＋の第二高調波が観測された。
［発明の効果コ
本発明によれば、実質的に可視領域に吸収を持たず、使
用形態で反転対称となり難く、高いＳＨＧが得られる有
機非線形光学材料及び有機非線形光学素子を提供するこ
とができる。
用形態で反転対称となり難く、高いＳＨＧが得られる有
機非線形光学材料及び有機非線形光学素子を提供するこ
とができる。
Claims (2)
- （１）下記一般式［ I ］で表される化合物からなるこ
とを特徴とする非線形光学材料。 一般式［ I ］ ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ａは電子吸引性基、Ｒ＿１は置換アルキル基、
Ｒ＿２は一価の置換基を表す。ｎは０〜３の整数を表す
。ｎが２以上のとき複数のＲ＿２は同じでも異なってい
てもよく、また、隣接するＲ＿２が互いに連結して環を
形成してもよい。） - （２）請求項（１）記載の非線形光学材料からなる非線
形光学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19101988A JPH0240633A (ja) | 1988-07-30 | 1988-07-30 | 非線形光学材料および非線形光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19101988A JPH0240633A (ja) | 1988-07-30 | 1988-07-30 | 非線形光学材料および非線形光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0240633A true JPH0240633A (ja) | 1990-02-09 |
Family
ID=16267534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19101988A Pending JPH0240633A (ja) | 1988-07-30 | 1988-07-30 | 非線形光学材料および非線形光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0240633A (ja) |
-
1988
- 1988-07-30 JP JP19101988A patent/JPH0240633A/ja active Pending
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