JPH03196027A - 非線形光学材料および非線形光学素子 - Google Patents

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。

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。

［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。

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　ＨａｒＩｌｏｎｉｃ　Ｇｅｎ
ｅｒａｔＩｏｎ。

以下ＳＨＧと略す。）では、従来知られていたニオブ酸
リチウム（Ｌ　ｉ　Ｎｂ０１）　、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、ｐ−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。

［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、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［Ｉ１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［Ｎ ［式中、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ水素原子、置換又は未
置換のアルキル基を表す。また、Ｒ，及びＲ１は共同し
て窒素原子とともにヘテロ環を形成するものであっても
よい。

Ａは電子吸引性基を表す。］ （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、Ｒ１及びＲ２で表されるア
ルキル基は、直鎖、分岐あるいは環状のものであっても
よく、具体的には、例えばメチル基、エチル基、プロピ
ル基、ｉ−プロピル基、シクロヘキシル基を挙げること
ができる。また、該アルキル基が有することができる置
換基としては、結晶の配向を阻害しないものであれば特
に制限はなく、例えばハロゲン原子、シアノ基を挙げる
ことができる。

Ｒ８及びＲ２は共同して窒素原子とともにヘテロ環、例
えばピロリジン環、ピラゾール環を形成するものであっ
てもよい。これらへテロ環は置換基を有するものであっ
てもよい。

Ｒ３及びＲ１として好ましいものは、Ｒ１及びＲ２の何
れか一方が置換又は未置換のアルキル基であるもの、Ｒ
１及びＲ２が共同して窒素原子とともにヘテロ環を形成
するものであり、更に好ましいものは、Ｒ４及びＲ２が
ともに置換又は未置換のアルキル基であるもの、Ｒ１及
びＲ２が共同して窒素原子とともにヘテロ環を形成する
ものである。

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が０以上の基であり、例えばニトロ基、シアノ
基、ホルミル基、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）、ジシアノビニル
基、アルコキシカルボニル基（例えばメトキシカルボニ
ル基、エトキシカルボニル基）、トリフルオロメチル基
、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）、スルファモイル基（例えばメチ
ルスルファモイル基）、カルボキシ基が挙げられる。こ
れらのうちで好ましいものはニトロ基、ホルミル基、ア
ルコキシカルボニル基であり、更にニトロ基が好ましい
。

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、本発明はこれらに限定されるものではない。

以下余白 （１） （２） これらの化合物は、−船釣合成法により容易に合成する
ことができる。

合成例 〔例示化合物（２）の合成〕 （３） （４） （５） １０ｇの１を２００　ｍｌのＮ、Ｎ−ジメチルホルムア
ミドに溶解し、更に沃化メチルｔｏｇ及びｔ−ブトキシ
カリウム５ｇを加えて密封し、６０℃で３時間反応した
。反応液を氷水にあけ、酢酸エチルで抽出した後、カラ
ムクロマトグラフィーで精製した後、メタノールから再
結晶し、例示化合物（２）の結晶２ｇを得た 質量分析及びＮＭＨにより構造を確認した。

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−ブロジェット膜、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。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。

本発明の非線形光学素子は、レーザー光の波長変換（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。

実施例ｌ ５ＨＧ効果を判定するのに一般的に行われている粉末法
（Ｓ、に、Ｋｕｒｔｚ、　Ｔ、Ｔ、Ｐｅｒｒｙ　　；　
Ｊ、Ａｐｐｌ。

Ｐｈｙｓ、、　３９．３７９８　（１９８ｇ）　）を用
いて本発明の化合物を評価した。

光源としてビーム径２ｍｍ、繰り返し１０ｐｐｓ　、パ
ルス幅１０ｎｓ　、パルスエネルギー２０ｍＪのＱスイ
ッチＮｄ　ｒ　ＹＡＧレーザ−（米国Ｑｕａｎｔｅｌ　
　Ｉｎｔｅｒ−ｆｌａｔ１０ｎａ１社　ＹＧｌｉ６０Ａ
、波長ＩＱＢ４ｎｍ）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ＳＭＣ光（５３
２ｎｍ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。

表−１ 表−１から明らかなように、本発明の化合物はＳＨＧ強
度が強く、優れた非線形光学材料であることが判る。

実施例２ 中空ファイバー中に、実施例１で使用した本発明の化合
物の単結晶を、ブリッジマン−ストックバーガー法を用
い形成させ〔形成条件、高温炉の温度；　（化合物の融
点）＋（５℃）、低温炉の温度；　（化合物の融点）　
−（２０℃）、引上げ速度；１關／時間〕、非線形光学
素子を作成した。

ファイバーの端面より波長ＬＯ６４ｎｍのＹＡＧレーザ
ー光を入射すると、５８２ｒｖの第二高調波が観測され
た。

［発明の効果］ 本発明によれば、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。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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、Ｒ＿１及びＲ＿２はそれぞれ水素原子、置換又
   は未置換のアルキル基を表す。また、Ｒ＿１及びＲ＿２
   は共同して窒素原子とともにヘテロ環を形成するもので
   あってもよい。 Ａは電子吸引性基を表す。］
2. （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。