JPH0281034A - 有機非線形光学材料 - Google Patents
有機非線形光学材料Info
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- JPH0281034A JPH0281034A JP23271088A JP23271088A JPH0281034A JP H0281034 A JPH0281034 A JP H0281034A JP 23271088 A JP23271088 A JP 23271088A JP 23271088 A JP23271088 A JP 23271088A JP H0281034 A JPH0281034 A JP H0281034A
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- JP
- Japan
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- nonlinear optical
- group
- acceptor
- optical material
- substrate
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- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (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】
〔概 要〕
非線形光学材料に関し、
Ｒ′
（式中、ｎは３以上の整数、Ｒは独立に水素無極性の原
子もしくは基又はドナー基を示し、Ｒ′は独立に水素無
極性の原子もしくは基又はアクセプター基を示し、ドナ
ー基の数は１以上であり、アクセプター基の数は１以上
である）を有する非線形光学材料で構成する。
子もしくは基又はドナー基を示し、Ｒ′は独立に水素無
極性の原子もしくは基又はアクセプター基を示し、ドナ
ー基の数は１以上であり、アクセプター基の数は１以上
である）を有する非線形光学材料で構成する。
〔産業上の利用分野）
本発明は新規な非線形光学材料に関する。
近年、電気光学素子、光−光学素子用材料として有機非
線形光学材料が注目されているが、現状では、まだその
非線形光学特性が不十分であり、この特性を向上させる
ことが要望されている。
線形光学材料が注目されているが、現状では、まだその
非線形光学特性が不十分であり、この特性を向上させる
ことが要望されている。
従来ＭＮＡ、５ＰＣＤ、ＤＡＮなど多数の非線形光学物
質が知られているが、無機の代表的な電気光学材料であ
るニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ０３）の非線形光学特性
を大幅に上回るものが未だ開発されていない。また３次
非線形光学材料であるポリジアセチレンは、１０−９〜
１０− ” ｅｓｕのχ（３） を示す。
質が知られているが、無機の代表的な電気光学材料であ
るニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ０３）の非線形光学特性
を大幅に上回るものが未だ開発されていない。また３次
非線形光学材料であるポリジアセチレンは、１０−９〜
１０− ” ｅｓｕのχ（３） を示す。
しかしながら、この程度の値ではＬＤを光源とする光−
光素子の実現は困難である。このような背景から２次、
３次非線形光学効果が大きい材料の開発が望まれている
。
光素子の実現は困難である。このような背景から２次、
３次非線形光学効果が大きい材料の開発が望まれている
。
〔発明が解決しようとする課題］
本発明は、前記した従来技術の問題点に鑑み、長鎖状共
役分子の適当な位置にドナー基、アクセプター基を付与
することにより電子の波動関数をモデュファイして、従
来の有機非線形光学材料より大きい非線形光学特性を有
する新たな有機非線形光学材料を開発することを目的と
する。
役分子の適当な位置にドナー基、アクセプター基を付与
することにより電子の波動関数をモデュファイして、従
来の有機非線形光学材料より大きい非線形光学特性を有
する新たな有機非線形光学材料を開発することを目的と
する。
本発明に従えば、
下記構造式（Ｉ）
（式中、ｎは３以上の整数、Ｒは独立に水素無極性の原
子もしくは基又はトナー基を示し、Ｒ′は独立に水素無
極性の原子もしくは基又はアクセプター基を示し、ドナ
ー基の数は１以上であり、アクセプター基の数は１以上
である）を有する非線形光学材料および第２図のような
非線形光学分子が提供される。
子もしくは基又はトナー基を示し、Ｒ′は独立に水素無
極性の原子もしくは基又はアクセプター基を示し、ドナ
ー基の数は１以上であり、アクセプター基の数は１以上
である）を有する非線形光学材料および第２図のような
非線形光学分子が提供される。
本発明によれば、長鎖状共役分子の適当な位置にドナー
基（Ｄ 、）及びアクセプター基（Ａ）を付与すること
により従来より大きい非線形光学特性を有する材料を得
ることができる。
基（Ｄ 、）及びアクセプター基（Ａ）を付与すること
により従来より大きい非線形光学特性を有する材料を得
ることができる。
本発明に従った非線形光学材料は前記構造式（Ｉ）また
は第２図の分子式で表されるが、一般式（Ｉ）において
好ましい材料はｎが３〜ＩＯの整数であり、ドナー基の
数が１〜９、アクセプター基の数が１〜９のものである
。本発明において使用するのに好ましいドナー基及びア
クセプター基の好ましい具体例としては以下のものがあ
げられ、これらを任意に組み合せて使用することができ
る。
は第２図の分子式で表されるが、一般式（Ｉ）において
好ましい材料はｎが３〜ＩＯの整数であり、ドナー基の
数が１〜９、アクセプター基の数が１〜９のものである
。本発明において使用するのに好ましいドナー基及びア
クセプター基の好ましい具体例としては以下のものがあ
げられ、これらを任意に組み合せて使用することができ
る。
以下余白
前記した一般式（Ｉ）の非線形光学材料の具体例として
は例えば第１図に模式的に示した構造のもの、特にＣ３
４Ｄ−ＡおよびＣ３４（ＤＡＤＡ）８並びにＣ２２Ｄ−
Ａ（Ｃ３４Ｄ−Ａの骨格炭素数３４を２２にした分子）
及び２２（ＤＡＤＡ）５（Ｃ３４（ＤＡＤＡ）８の炭素
数３４を２２にし、また（ＤＡＤＡ）の数を８から５に
減らした分子〕が本発明によるジアセチレン系共役分子
の代表的な分子である。これらはＣ３４個、Ｃ２２個が
主骨格を形成し、大共役系が細長くひろがっている。Ｃ
３４は付加基がずぺてＨの分子であることを示し、Ｃ３
４Ｄ−ＡはＣ３４のドナー基（Ｄ）およびアクセプター
基（Ａ）を１つずつＨと置換した分子、Ｃ３４（ＤＡＯ
Ａ） ’はＣ３４の■（原子をドナー基（Ｄ）およびア
クセプター基（Ａ）でそれぞれ８個ずつをＨと置換した
分子である。これらの各分子の２次非線形光学分子分極
率βおよび３次非線形光学分子分極率γの値を第１表に
示す。βおよびＴはそれぞれ２次および３次の非線形光
学効果 の大きさの指標となり、４−ニトロ−２−メチルアニリ
ン（Ｍ Ｎ Ａ、 ）を基準にして表した。
は例えば第１図に模式的に示した構造のもの、特にＣ３
４Ｄ−ＡおよびＣ３４（ＤＡＤＡ）８並びにＣ２２Ｄ−
Ａ（Ｃ３４Ｄ−Ａの骨格炭素数３４を２２にした分子）
及び２２（ＤＡＤＡ）５（Ｃ３４（ＤＡＤＡ）８の炭素
数３４を２２にし、また（ＤＡＤＡ）の数を８から５に
減らした分子〕が本発明によるジアセチレン系共役分子
の代表的な分子である。これらはＣ３４個、Ｃ２２個が
主骨格を形成し、大共役系が細長くひろがっている。Ｃ
３４は付加基がずぺてＨの分子であることを示し、Ｃ３
４Ｄ−ＡはＣ３４のドナー基（Ｄ）およびアクセプター
基（Ａ）を１つずつＨと置換した分子、Ｃ３４（ＤＡＯ
Ａ） ’はＣ３４の■（原子をドナー基（Ｄ）およびア
クセプター基（Ａ）でそれぞれ８個ずつをＨと置換した
分子である。これらの各分子の２次非線形光学分子分極
率βおよび３次非線形光学分子分極率γの値を第１表に
示す。βおよびＴはそれぞれ２次および３次の非線形光
学効果 の大きさの指標となり、４−ニトロ−２−メチルアニリ
ン（Ｍ Ｎ Ａ、 ）を基準にして表した。
」」」礼
以上のことは本発明のようにドナー基、アクセプター基
を適当な位置に配置し、長鎖状共役分子の波動関数をモ
デュファイすることにより、非線形光学特性の大幅な向
上ができることを示している。
を適当な位置に配置し、長鎖状共役分子の波動関数をモ
デュファイすることにより、非線形光学特性の大幅な向
上ができることを示している。
第２図は本発明の他の実施例である。この弐においてＮ
−３４，２２の分子は第１図のものと同しである。Ｎの
値としてはＮ≧１４の範囲、好ましくは、１４〜２２の
範囲が適当である。
−３４，２２の分子は第１図のものと同しである。Ｎの
値としてはＮ≧１４の範囲、好ましくは、１４〜２２の
範囲が適当である。
このような構造の非線形光学分子としては以下のものが
あげられる。
あげられる。
以下余白
なお、第１図及び第２図において、水素、Ａ。
ＢＣＤの位置の炭素は、他のドナー、アクセプター性の
弱い原子または基（例えばＣＨ，、ＣＯＨ。
弱い原子または基（例えばＣＨ，、ＣＯＨ。
１−（）に置きかえてもよい。
第３図はガラスなどの基板３上に上記長鎖状非線形光学
分子１４を周期的に配列し、膜とした例である。ここで
、分子間の絶縁性分子１７は必ずしも必要でない。また
、分子鎖の方向は、基板３に垂直とは限らず傾いていて
もよい。このような構成は、１次元共役鎖の多重量子井
戸（分子１個が量子井戸１個に対応）とも見ることがで
き、分子の長さを変えることにより井戸幅を変え非線形
光学特性の最適化を行うこともできる。
分子１４を周期的に配列し、膜とした例である。ここで
、分子間の絶縁性分子１７は必ずしも必要でない。また
、分子鎖の方向は、基板３に垂直とは限らず傾いていて
もよい。このような構成は、１次元共役鎖の多重量子井
戸（分子１個が量子井戸１個に対応）とも見ることがで
き、分子の長さを変えることにより井戸幅を変え非線形
光学特性の最適化を行うこともできる。
上記のような非線形光学材料からの非線形光学膜の形成
方法の一例を第４図に示す。第４図に示したように、本
発明の非線形光学膜の作製方法に使用される非線形光学
膜作製装置１は、例えば−船釣な有機Ｍ Ｂ Ｄ （Ｍ
ｏ１ｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
装置を利用することができる。第４図の非線形光学膜作
製装置ｌにおいて、真空ポンプ（図示しない）により例
えばｌｏ−５〜１０−” トールの真空とされた真空
チャンバ２内には基板３（例えばガラス、石英、シリコ
ン）が取付けられた基板ホルダ４が設けられている。こ
の基盤ホルダ４は、ヒータ５と冷却器（水、液体窒素ま
たは液体ヘリウム等）により冷却される冷却器６とによ
り温度制御可能とされていて、基板３を最適な温度に設
定できるようになっている。
方法の一例を第４図に示す。第４図に示したように、本
発明の非線形光学膜の作製方法に使用される非線形光学
膜作製装置１は、例えば−船釣な有機Ｍ Ｂ Ｄ （Ｍ
ｏ１ｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）
装置を利用することができる。第４図の非線形光学膜作
製装置ｌにおいて、真空ポンプ（図示しない）により例
えばｌｏ−５〜１０−” トールの真空とされた真空
チャンバ２内には基板３（例えばガラス、石英、シリコ
ン）が取付けられた基板ホルダ４が設けられている。こ
の基盤ホルダ４は、ヒータ５と冷却器（水、液体窒素ま
たは液体ヘリウム等）により冷却される冷却器６とによ
り温度制御可能とされていて、基板３を最適な温度に設
定できるようになっている。
基板ホルダ４に取付けられている基板３には、予め基板
電極７が（例えばＮｉＣｒ、Ｔｉ、Ａ １．５ｎＯｚ、
ＩｎｚＯｘ （Ｓｎ）、Ａｕなど）が形成されていて
、その基板電極７に有機分子が到達されるようになされ
ている。
電極７が（例えばＮｉＣｒ、Ｔｉ、Ａ １．５ｎＯｚ、
ＩｎｚＯｘ （Ｓｎ）、Ａｕなど）が形成されていて
、その基板電極７に有機分子が到達されるようになされ
ている。
また、基板３に対向する位置には多孔状または網目状と
されたグリッド電極８（例えばステンレス製、Ａ！製）
が設けられている。そして、基板電極７とグリッド電極
８との間には直流電圧Ｅが印加されるようになされてい
る。ここで、基板電極７とグリッド電極８との間には、
スペーサ９が挿入されていて、基板電極７とグリッド電
極８との間隔がｌＯμａ＋〜５ｍｍとなるようになされ
ている。
されたグリッド電極８（例えばステンレス製、Ａ！製）
が設けられている。そして、基板電極７とグリッド電極
８との間には直流電圧Ｅが印加されるようになされてい
る。ここで、基板電極７とグリッド電極８との間には、
スペーサ９が挿入されていて、基板電極７とグリッド電
極８との間隔がｌＯμａ＋〜５ｍｍとなるようになされ
ている。
また、基板電極７とグリッド電極８との間に印加する電
圧Ｅは、１００ｖ〜１０００ ＫＶが好ましい。
圧Ｅは、１００ｖ〜１０００ ＫＶが好ましい。
真空チャンバ２内において、基板ホルダ４に取付けられ
た基板３に対面する端部位置には、３つのＫ（クヌード
セン）セル１０ａ、 １０ｂ、 ｆｏｅが設けられてい
る。これらの３つのにセルの内、２つのにセル１０ａ、
およびｌＯｂ内には、固体ソースｌｌａ及びｌｌｂが入
れられ、また、残りのにセルＩＩＣには真空チャンバ２
の外部に設けられガスボンへまたはアンプル等（図示し
ない）から気体ソースＩＩＣが供給されるようになされ
ている。そして、これら３つのにセルＩＱａ、 １０ｂ
、 １０ｃの上方にはそれぞれシャッタ１２ａ、 １２
ｂ、 １２ｃが設けられていて、基板３に達する各にセ
ルのソースの種類および量を制御するようになされてい
る。また、真空チャンバ２の側部には、基板３上に外部
に設けた紫外線等の光源から光を照射するための光照射
窓１３が設けられている。なお、光源は装置ｌの内部に
設けてもよい。
た基板３に対面する端部位置には、３つのＫ（クヌード
セン）セル１０ａ、 １０ｂ、 ｆｏｅが設けられてい
る。これらの３つのにセルの内、２つのにセル１０ａ、
およびｌＯｂ内には、固体ソースｌｌａ及びｌｌｂが入
れられ、また、残りのにセルＩＩＣには真空チャンバ２
の外部に設けられガスボンへまたはアンプル等（図示し
ない）から気体ソースＩＩＣが供給されるようになされ
ている。そして、これら３つのにセルＩＱａ、 １０ｂ
、 １０ｃの上方にはそれぞれシャッタ１２ａ、 １２
ｂ、 １２ｃが設けられていて、基板３に達する各にセ
ルのソースの種類および量を制御するようになされてい
る。また、真空チャンバ２の側部には、基板３上に外部
に設けた紫外線等の光源から光を照射するための光照射
窓１３が設けられている。なお、光源は装置ｌの内部に
設けてもよい。
この第４図に示す装置（有機ＭＢＤ装置）は本発明に係
る非線形光学膜の作製方法が適用される装置の一例であ
り、本発明の非線形光学膜の作製方法は、他に真空蒸着
装置、イオンブレーティング装置およびクラスターイオ
ンビーム装置、スパッタリング装置等を利用することも
できる。
る非線形光学膜の作製方法が適用される装置の一例であ
り、本発明の非線形光学膜の作製方法は、他に真空蒸着
装置、イオンブレーティング装置およびクラスターイオ
ンビーム装置、スパッタリング装置等を利用することも
できる。
第５図（ａ）、（ｂ）、及び（Ｃ）に示すように基板３
に設けた導電層１５とグリッド１６の間に電圧を印加す
る。これによりクヌードセンセル（Ｋセル）から飛来し
た分子（例えばジアセチレンモノマー）は基板３上また
は基板付近で一定方向に配向する。
に設けた導電層１５とグリッド１６の間に電圧を印加す
る。これによりクヌードセンセル（Ｋセル）から飛来し
た分子（例えばジアセチレンモノマー）は基板３上また
は基板付近で一定方向に配向する。
ここにＵＶなど照射すると飛来した七ツマー間で結合を
生じ重合反応が起こる。所定の層厚になったところで絶
縁層１７（ＳｉＯ□、ＭＭＡの重合膜など）を形成しそ
の上に上述したような同種の過程で再びジアセチレンモ
ノマーの堆積重合を行う。
生じ重合反応が起こる。所定の層厚になったところで絶
縁層１７（ＳｉＯ□、ＭＭＡの重合膜など）を形成しそ
の上に上述したような同種の過程で再びジアセチレンモ
ノマーの堆積重合を行う。
このような手法により第３図に示すのと類似構造が形成
される。
される。
以上説明したように、本発明に従った非線形光学材料は
従来の材料より大きい非線形光学特性を示す。これらの
材料を電気光学素子、光−光素子に適用することにより
デバイス特性を向上させることができる。
従来の材料より大きい非線形光学特性を示す。これらの
材料を電気光学素子、光−光素子に適用することにより
デバイス特性を向上させることができる。
第１図は、本発明に係る非線形光学材料の一例を示す構
造であり、 第２図は本発明に係る非線形光学材料の他の例を示す構
造であり、 第３図は基板上に本発明の非線形光学分子を配列せしめ
た非線形光学膜を模式的に示した図面であり、 第４図は非線形光学材料の製膜する装置の一例を示す図
面であり、 第５図（ａ）、（ｂ）及び（Ｃ）は、第４図の製膜装置
を用いて基板上にいくつかの例の製膜状態を模式的に示
す図面である。 （注）・：Ｃ原子 Ｃ３４Ｄ−Ａ Ｈ： １．２．４〜１０．１２〜１８ Ｈ： １．２ ドナー基（Ｄ）：３〜］○ アクセプタ基（Ａ）： １１〜１８ （注）・：０１戻子
造であり、 第２図は本発明に係る非線形光学材料の他の例を示す構
造であり、 第３図は基板上に本発明の非線形光学分子を配列せしめ
た非線形光学膜を模式的に示した図面であり、 第４図は非線形光学材料の製膜する装置の一例を示す図
面であり、 第５図（ａ）、（ｂ）及び（Ｃ）は、第４図の製膜装置
を用いて基板上にいくつかの例の製膜状態を模式的に示
す図面である。 （注）・：Ｃ原子 Ｃ３４Ｄ−Ａ Ｈ： １．２．４〜１０．１２〜１８ Ｈ： １．２ ドナー基（Ｄ）：３〜］○ アクセプタ基（Ａ）： １１〜１８ （注）・：０１戻子
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、下記構造式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（ I
） （式中、ｎは３以上の整数、Ｒは独立に水素無極性の原
子もしくは基又はドナー基を示し、Ｒ′は独立に水素無
極性の原子もしくは基又はアクセプター基を示し、ドナ
ー基の数は１以上であり、アクセプター基の数は１以上
である）を有する非線形光学材料。 ２、前記構造式（ I ）の非線形光学材料から成る非線
形光学膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23271088A JPH0281034A (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 有機非線形光学材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23271088A JPH0281034A (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 有機非線形光学材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0281034A true JPH0281034A (ja) | 1990-03-22 |
Family
ID=16943567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23271088A Pending JPH0281034A (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 有機非線形光学材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0281034A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62256808A (ja) * | 1986-04-21 | 1987-11-09 | ヘキスト・セラニーズ・コーポレーション | 新規ジアセチレンおよびポリジアセチレン型重合体 |
-
1988
- 1988-09-19 JP JP23271088A patent/JPH0281034A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62256808A (ja) * | 1986-04-21 | 1987-11-09 | ヘキスト・セラニーズ・コーポレーション | 新規ジアセチレンおよびポリジアセチレン型重合体 |
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