JPH03125128A - 有機非線型光学材料 - Google Patents
有機非線型光学材料Info
- Publication number
- JPH03125128A JPH03125128A JP26287689A JP26287689A JPH03125128A JP H03125128 A JPH03125128 A JP H03125128A JP 26287689 A JP26287689 A JP 26287689A JP 26287689 A JP26287689 A JP 26287689A JP H03125128 A JPH03125128 A JP H03125128A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nonlinear optical
- optical
- formula
- optical material
- denotes
- 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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- Quinoline Compounds (AREA)
- Thiazole And Isothizaole Compounds (AREA)
- Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)
- Plural Heterocyclic Compounds (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、有機非線型光学材料に関し、より詳しくは、
光素子、光情報処理、光通信、光計測、光集積回路など
光エレクトロニクス分野等に好適に利用することができ
る有機非線型光学材料に関する。
光素子、光情報処理、光通信、光計測、光集積回路など
光エレクトロニクス分野等に好適に利用することができ
る有機非線型光学材料に関する。
一般に、非線型光学材料は、光の電界の二乗あるいはそ
れ以上の累乗に比例する非線型応答を示す材料であって
、光高調波発生、光整流、光混合、光パラメトリシック
増幅、ポッケルス効果など様々な効果をもたらすことか
ら、近年光コンピューターや光エレクトロニクスなどの
各種素材として注目されている。また、高性能の光素子
や光集積回路の開発には、大きな光学的非線型性を有す
る物質が不可欠である。
れ以上の累乗に比例する非線型応答を示す材料であって
、光高調波発生、光整流、光混合、光パラメトリシック
増幅、ポッケルス効果など様々な効果をもたらすことか
ら、近年光コンピューターや光エレクトロニクスなどの
各種素材として注目されている。また、高性能の光素子
や光集積回路の開発には、大きな光学的非線型性を有す
る物質が不可欠である。
従来、このような非線型光学材料としては、主として無
機物、特に強誘電体や半導体が用いられてきた。しかし
、このような無機系の非線型光学材料は、非線型光学特
性が十分でなく、また応答が遅いなどの問題があり、光
情報処理や光集積回路などへの応用が困難である。
機物、特に強誘電体や半導体が用いられてきた。しかし
、このような無機系の非線型光学材料は、非線型光学特
性が十分でなく、また応答が遅いなどの問題があり、光
情報処理や光集積回路などへの応用が困難である。
一方、近年に至って、有機系の非線型光学材料が多数開
発されてきている。しかしながら、加工性が悪いこと、
あるいは非線型光学特性が十分でないなどの理由により
、実用的な微小素子を得るには至っていないのが現状で
ある。
発されてきている。しかしながら、加工性が悪いこと、
あるいは非線型光学特性が十分でないなどの理由により
、実用的な微小素子を得るには至っていないのが現状で
ある。
非線型光学特性のうち、特に3次の非線型光学定数(γ
)については、これを測定した例は少ないが、例えばJ
、P、Hermann、 J、Ducuing、 J、
Appl。
)については、これを測定した例は少ないが、例えばJ
、P、Hermann、 J、Ducuing、 J、
Appl。
Phys、 45.5100 (1974)にはβ−
カロチンのγの測定値が1.lX10″″”esuであ
ることが記載されている。また、特開昭63−2160
33号公報、同64−4725号公報、同64−687
34号公報、同61−93720号公報、同64−11
239号公報及び同64−62620号公報などに、非
線型光学材料として用いることができるシッフ塩基につ
いての記載があり、これらがp−ニトロアニリンCr−
0,5X10−”esu、文献: L、M、Hayde
n et al Opt、 Eng、 26巻 107
ページ(1987)による)の10倍程度のγ、すなわ
ちγ=5 X 10−”esuの値を有することが記載
されている。しかしながら、この程度のγの値では、光
コンピューターや光エレクトロニクスの素材としては不
十分であり、さらに大きいγ値を有する素材が要望され
ていた。
カロチンのγの測定値が1.lX10″″”esuであ
ることが記載されている。また、特開昭63−2160
33号公報、同64−4725号公報、同64−687
34号公報、同61−93720号公報、同64−11
239号公報及び同64−62620号公報などに、非
線型光学材料として用いることができるシッフ塩基につ
いての記載があり、これらがp−ニトロアニリンCr−
0,5X10−”esu、文献: L、M、Hayde
n et al Opt、 Eng、 26巻 107
ページ(1987)による)の10倍程度のγ、すなわ
ちγ=5 X 10−”esuの値を有することが記載
されている。しかしながら、この程度のγの値では、光
コンピューターや光エレクトロニクスの素材としては不
十分であり、さらに大きいγ値を有する素材が要望され
ていた。
本発明は、前記事情に基、づいてなされたもので、その
目的とするところは、3次の非線型光学定数が大きく、
かうその非線型応答が非常に速いという優れた特性を有
する有機非線型光学材料を提供することを目的とする。
目的とするところは、3次の非線型光学定数が大きく、
かうその非線型応答が非常に速いという優れた特性を有
する有機非線型光学材料を提供することを目的とする。
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重
ねた結果、窒素含有複素環を有する特定な化合物が前記
目的を満足することを見出し、この知見に基づいて本発
明を完成するに至った。
ねた結果、窒素含有複素環を有する特定な化合物が前記
目的を満足することを見出し、この知見に基づいて本発
明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、一般式
で表される化合物からなることを特徴とする有機非線型
光学材料を提供するものである。
光学材料を提供するものである。
(ただし、XはOSS及びSeから選ばれたカルコゲン
原子又は−CH=C■−を表し、Rは炭素数1〜3のア
ルキル基を表し、Arは 表す。) Rは具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基である
。
原子又は−CH=C■−を表し、Rは炭素数1〜3のア
ルキル基を表し、Arは 表す。) Rは具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基である
。
前記の一般式で表される化合物の具体例としては、次の
ような化合物を挙げることができる。
ような化合物を挙げることができる。
hs
上記化合物は大きな3次の非線型光学定数を有している
。ここで3次の非線型光学定数γの意義について若干の
説明を加えると、一般に光が物質に入射すると、光の電
界Eによって分極が生じ、その関係は次式 %式% で表される。ここでχ(1)は感受率、χ(2)は2次
の非線型光学定数、χ(3)は3次の非線型光学定数で
ある。
。ここで3次の非線型光学定数γの意義について若干の
説明を加えると、一般に光が物質に入射すると、光の電
界Eによって分極が生じ、その関係は次式 %式% で表される。ここでχ(1)は感受率、χ(2)は2次
の非線型光学定数、χ(3)は3次の非線型光学定数で
ある。
上記関係式は巨視的な分極と電界の関係式であるが、分
子1個に対しても同様な式が成り立つと考えられる。つ
まり、有機分子の微視的分極μは次式で表される。
子1個に対しても同様な式が成り立つと考えられる。つ
まり、有機分子の微視的分極μは次式で表される。
μ=μ0+αE+βE2+γEa+・・・(式中、μ。
は永久双極子モーメント、Eは光による電界、αは分極
率、βは2次の非線型光学定数、γは3次の非線型光学
定数を示す。)本発明においてγは縮退四光波混合(D
FWM)により測定した。
率、βは2次の非線型光学定数、γは3次の非線型光学
定数を示す。)本発明においてγは縮退四光波混合(D
FWM)により測定した。
ここでDFWMについて簡単に説明すると、−般に、D
FWMは第1図に示したような配置で行われる。ここで
ポンプ光Et 、Ebの強度は等しく、プローブ光E、
の強度より2〜3桁強くなっている。また、Et 、E
bの進行方向は正反対であり、E、 、E、 、E、が
試料A中で重なるように配置しである。E、、E、 、
E、の波長は同じである。
FWMは第1図に示したような配置で行われる。ここで
ポンプ光Et 、Ebの強度は等しく、プローブ光E、
の強度より2〜3桁強くなっている。また、Et 、E
bの進行方向は正反対であり、E、 、E、 、E、が
試料A中で重なるように配置しである。E、、E、 、
E、の波長は同じである。
ここで、Aが大きなχ(8]をもっていれば入射光によ
りA中に誘起される3次の非線型分極P(3)によって
、E、と正反対の方向へ進行する位相共役波E pcが
発生する(第1図の破線)。この現象はDFWMと呼ば
れている。
りA中に誘起される3次の非線型分極P(3)によって
、E、と正反対の方向へ進行する位相共役波E pcが
発生する(第1図の破線)。この現象はDFWMと呼ば
れている。
位相共役波の反射率Rpcを
ポンプ光強度が弱<、Rp−が小さな領域では、Rpc
〜l x”’ !2 CEt Eb ) 2exp
(−aL)x (1−exp (−aL)] ’ /a
2で与えられることが知られている。
〜l x”’ !2 CEt Eb ) 2exp
(−aL)x (1−exp (−aL)] ’ /a
2で与えられることが知られている。
ただし、αはAの吸収係数
りはAの光路長
[Caro、 R,G、; Gower、 M、C,、
IEEE J、 QuantumElectron、
照退、 1376(’82))従って、R9請ポンプ
光強度を測定すれば、両者の関係より試料Aのχ(3)
が求まる。
IEEE J、 QuantumElectron、
照退、 1376(’82))従って、R9請ポンプ
光強度を測定すれば、両者の関係より試料Aのχ(3)
が求まる。
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。
発明はこれに限定されるものではない。
合成例1
1.2−ジメチルキノリンヨーダイドロ、2g(21,
8ミリモル)、3−アニリノアクラルデヒドアニル(英
国Lancaster社製)4.8g(21,8ミリモ
ル)を無水酢酸10rn1に溶がし、130℃で20分
加熱した。放冷後、生じた結晶をろ別、メタノールで洗
浄して、橙色粉末4.2gを得た。
8ミリモル)、3−アニリノアクラルデヒドアニル(英
国Lancaster社製)4.8g(21,8ミリモ
ル)を無水酢酸10rn1に溶がし、130℃で20分
加熱した。放冷後、生じた結晶をろ別、メタノールで洗
浄して、橙色粉末4.2gを得た。
上で得た結晶1g(2,2ミリモル)、4−二トロアニ
リン0.3g (2,2ミリモル)、トリエチルアミン
0.2g (2,2ミリモル)をメタノール5m&に溶
かし3時間還流した。生じた結晶をろ別し、メタノール
で洗浄して緑色板状結晶0゜58g(78%)を得た。
リン0.3g (2,2ミリモル)、トリエチルアミン
0.2g (2,2ミリモル)をメタノール5m&に溶
かし3時間還流した。生じた結晶をろ別し、メタノール
で洗浄して緑色板状結晶0゜58g(78%)を得た。
このものは次に示す測定値から下記の構造を有している
ことが判明した。
ことが判明した。
m、p、214℃
λmax (log t) ?20nm (4,6
) DMSO中 ”H”NMR(60MHz : HMDS/DMSO−
do)HMDS :ヘキサメチルジシラン 4、Osa2.8 3 a 合成例2 1.2.−ジメチルキノリニウムヨーダイト8g(28
ミリモル)、グルタコンアルデヒドシアニル塩酸塩8g
(28ミリモル)を無水酢酸12Tnlに溶かし、14
0℃で20分加熱した。放冷後、少量のエーテルを入れ
て放置すると結晶が生じたのでろ別し、メタノールで洗
浄して、赤褐色粉末2gを得た。
) DMSO中 ”H”NMR(60MHz : HMDS/DMSO−
do)HMDS :ヘキサメチルジシラン 4、Osa2.8 3 a 合成例2 1.2.−ジメチルキノリニウムヨーダイト8g(28
ミリモル)、グルタコンアルデヒドシアニル塩酸塩8g
(28ミリモル)を無水酢酸12Tnlに溶かし、14
0℃で20分加熱した。放冷後、少量のエーテルを入れ
て放置すると結晶が生じたのでろ別し、メタノールで洗
浄して、赤褐色粉末2gを得た。
上で得た結晶0.8g (1,6ミリモル)、4ニトロ
アニリン0.23g (1,6ミリモル)、トリエチル
アミン0.2g (1,6ミリモル)をメタノール5T
It7に溶かし4時間還流した。生じた結晶をろ別し、
メタノールで洗浄して緑色板状結晶0.3g (53%
)を得た。このものは次に示す測定値から下記の構造を
有していることが判明した。
アニリン0.23g (1,6ミリモル)、トリエチル
アミン0.2g (1,6ミリモル)をメタノール5T
It7に溶かし4時間還流した。生じた結晶をろ別し、
メタノールで洗浄して緑色板状結晶0.3g (53%
)を得た。このものは次に示す測定値から下記の構造を
有していることが判明した。
m、p、208℃
λmax (log e’) 830nm (4
,6)DMSO中 ”H−NMR(60MHz : HMDS/DMSO−
ds)3.8 sa3.1 36.
0〜8.e) m b 16.0 16合成
例3 2.3−ジメチルベンゾチアゾリウムヨーダイド6g(
20ミリモル)、3−アニリノアクラルデヒドアニル4
.6g (20ミリモル)を無水酢酸57r1に溶かし
、130℃で20分加熱した。放冷後、生じた結晶をろ
別し、メタノールで洗浄して褐色粉末5.3gを得た。
,6)DMSO中 ”H−NMR(60MHz : HMDS/DMSO−
ds)3.8 sa3.1 36.
0〜8.e) m b 16.0 16合成
例3 2.3−ジメチルベンゾチアゾリウムヨーダイド6g(
20ミリモル)、3−アニリノアクラルデヒドアニル4
.6g (20ミリモル)を無水酢酸57r1に溶かし
、130℃で20分加熱した。放冷後、生じた結晶をろ
別し、メタノールで洗浄して褐色粉末5.3gを得た。
上で得た結晶1g(2,1ミリモル)、2−アミノ−6
−ニドロペンズチアゾール0. 4g (2゜1ミリモ
ル)、トリエチルアミン0.25g (2゜1ミリモル
)をメタノール5Tnlに溶かし7時間還流した。生じ
た結晶をろ別し、メタノールで洗浄して褐色粉末0.6
g (73%)を得た。このものは次に示す測定値から
下記の構造を有していることが判明した。
−ニドロペンズチアゾール0. 4g (2゜1ミリモ
ル)、トリエチルアミン0.25g (2゜1ミリモル
)をメタノール5Tnlに溶かし7時間還流した。生じ
た結晶をろ別し、メタノールで洗浄して褐色粉末0.6
g (73%)を得た。このものは次に示す測定値から
下記の構造を有していることが判明した。
m、p、215℃
λwax (log ε) 660nm (4,5
) DMSO中 ”H−NMR(60MHz : HMDS/DMSO−
as)HMDS :ヘキサメチルジシラン δ値(ppn+ ) 分裂 帰属 積分比 理論比
4、Osa3.2 3 6.0〜8.0 m b 11.0 11上
記合成例1.2及び3により得られた化合物のχ1は次
のようにして前記文献に記載された方法に準拠して測定
した。以下測定法について具体的に説明する。第2図に
光学機器の配置を示す。
) DMSO中 ”H−NMR(60MHz : HMDS/DMSO−
as)HMDS :ヘキサメチルジシラン δ値(ppn+ ) 分裂 帰属 積分比 理論比
4、Osa3.2 3 6.0〜8.0 m b 11.0 11上
記合成例1.2及び3により得られた化合物のχ1は次
のようにして前記文献に記載された方法に準拠して測定
した。以下測定法について具体的に説明する。第2図に
光学機器の配置を示す。
試料としては、合成例により得られた化合物をジメチル
スルホキシド(DMSO)に10−6〜10−”Mの濃
度で溶かしたものを用い、これを石英セルに入れて(1
0)の位置に固定した。
スルホキシド(DMSO)に10−6〜10−”Mの濃
度で溶かしたものを用い、これを石英セルに入れて(1
0)の位置に固定した。
光源としてQスイッチYAGレーザ(1)の第二高調波
を用いた(λ〜532nm)。ポンプ光強度は、第2高
調波発生器(2)とハーフミラー(3)の間にND (
Neutral Density)フィルターを挿入す
ることにより100 KW/cm2〜100M W /
am ”まで変化させることができる。
を用いた(λ〜532nm)。ポンプ光強度は、第2高
調波発生器(2)とハーフミラー(3)の間にND (
Neutral Density)フィルターを挿入す
ることにより100 KW/cm2〜100M W /
am ”まで変化させることができる。
光源(1)から照射されたポンプ光をハーフミラ−(3
)で強度の同じ2つのビームに分け、その一方はミラー
(4)、偏光子(7)をへて試料(10)へ入射させる
。他方は、ミラー(4)、ビームスプリッタ−(5)、
遅延ライン(9)、偏光子(6)をへて試料(10)へ
入射させる。
)で強度の同じ2つのビームに分け、その一方はミラー
(4)、偏光子(7)をへて試料(10)へ入射させる
。他方は、ミラー(4)、ビームスプリッタ−(5)、
遅延ライン(9)、偏光子(6)をへて試料(10)へ
入射させる。
それぞれ第1図のポンプ光E=、Exに相当する。
遅延ライン(9)を動かし、Ef、Ebが試料(10)
に同時に入射するようにした。プローブ光の強度IE、
I”はフォトダイオード(13)にて、発生した位相共
役波の強度IE、c12は、ハーフミラ−(11)、偏
光子(12)をへて光電子増倍管(14)にて測定した
。
に同時に入射するようにした。プローブ光の強度IE、
I”はフォトダイオード(13)にて、発生した位相共
役波の強度IE、c12は、ハーフミラ−(11)、偏
光子(12)をへて光電子増倍管(14)にて測定した
。
なお、本測定では熱誘起回折格子の影響を除くため、偏
光子を用いて、各ビーム間の偏光方向を以下のように設
定した。
光子を用いて、各ビーム間の偏光方向を以下のように設
定した。
Et // Eb L Ep (Ee−//
Ee )//:平行、土:垂直 実際、下記文献1)を参考にして遅延ライン(9)を動
かし、位相共役波の強度と遅延時間の関係を調べること
により緩和時間の測定を行なったところ、少なくとも3
0psより速い過程であるとの結果を得た。
Ee )//:平行、土:垂直 実際、下記文献1)を参考にして遅延ライン(9)を動
かし、位相共役波の強度と遅延時間の関係を調べること
により緩和時間の測定を行なったところ、少なくとも3
0psより速い過程であるとの結果を得た。
基準物質としては、下記文献2)によりχ3の値が知ら
れているC S tを用いた。
れているC S tを用いた。
C3x z” =1.6X10−”esu (7値に
換算すると3. I X i O”esu)文献1)
Kurokawa、 K、; Hattori、 T
、; Kobayashi。
換算すると3. I X i O”esu)文献1)
Kurokawa、 K、; Hattori、 T
、; Kobayashi。
T、、 Phys、 Rev、A36 、1298(’
87)文献2) Yariv、 A、、 IEEE
J、 Quantum Electron。
87)文献2) Yariv、 A、、 IEEE
J、 Quantum Electron。
剣と14 、650.(’78)
化合物 γ/ e s u 測定波長実施例1
実施例2
実施例3
比較例゛
(合成例1) 1.8X10−”
(合成例2) 8.4X10−1’
(合成例3 ) 2.6X 10−”
3.5X10−’。
532(nm)
532(nm)
532(nm)
1.06 (μm)
比較例の化合物は下記の構造のもので、γ及び測定波長
の値はC,Maloney :Vl、 Blau、 J
、 Opt、 S。
の値はC,Maloney :Vl、 Blau、 J
、 Opt、 S。
c、 Am B4.1035(198?)を参照した。
本発明により3次の非線型光学定数の大きい有機非線型
光学材料が得られた。本発明の非線型光学材料は、光素
子、光情報処理、光通信、光計測、光集積回路等への応
用が可能である。
光学材料が得られた。本発明の非線型光学材料は、光素
子、光情報処理、光通信、光計測、光集積回路等への応
用が可能である。
第1図は、縮退四光波混合を説明するための説明図であ
り、第2図はχts>を測定するための装置の光学機器
の配置を示す説明図である。
り、第2図はχts>を測定するための装置の光学機器
の配置を示す説明図である。
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▼ で表される化合物からなることを特徴とする有機非線型
光学材料。 (ただし、XはO、S及びSeから選ばれたカルコゲン
原子又は−CH=CH−を表し、Rは炭素数1〜3のア
ルキル基を表し、Arは ▲数式、化学式、表等があります▼又は▲数式、化学式
、表等があります▼表し、nは1〜4の整 数を表す。)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26287689A JPH03125128A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 有機非線型光学材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26287689A JPH03125128A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 有機非線型光学材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03125128A true JPH03125128A (ja) | 1991-05-28 |
Family
ID=17381860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26287689A Pending JPH03125128A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 有機非線型光学材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03125128A (ja) |
-
1989
- 1989-10-11 JP JP26287689A patent/JPH03125128A/ja active Pending
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