JPH03210539A - 非線形光学素子 - Google Patents
非線形光学素子Info
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- JPH03210539A JPH03210539A JP2006809A JP680990A JPH03210539A JP H03210539 A JPH03210539 A JP H03210539A JP 2006809 A JP2006809 A JP 2006809A JP 680990 A JP680990 A JP 680990A JP H03210539 A JPH03210539 A JP H03210539A
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- nonlinear optical
- liquid crystal
- optical element
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- Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (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、有機非線形光学素子に係わり、特に、優れた
、２次の非線形光学効果を有するオキサジアゾール化合
物を用いた非線形光学素子に間する。
、２次の非線形光学効果を有するオキサジアゾール化合
物を用いた非線形光学素子に間する。
「従来の技術」
オプトエレクトロニクスの分野では、レーザー光の短波
長化にともない、既存レーザー光を２倍の周波数（第２
高調波）の光に変換する非線形光学材料の開発、更に、
大きな非線形光学効果を示し、高速応答する非線形光学
材料の開発等が精力的に進められている。従来、無機材
料が、開発の主であったが、有機化合物は■非線形光学
定数の大きいことが期待される■応答速度の速いことが
期待される■光学損傷の少ないことが期待される等の理
由から、π電子共役系を有する有機化合物が注目される
に至フた（シーエムシー 有機非線形光生材料 Ｒ＆Ｄ
Ｎｏ、 ７２、加藤政雄、岬西へ部（１９８５）
等）、これらによると、２−メチル−４−ニトロアニリ
ン（以下、ＭＮＡと鶴記する）に代表されるように、π
電子系を有し力つ分子内に電子供与性基と電子吸引性基
を有すイ化合物が２次の非線形光学定数β（以下、単に
「β値」と略記する）が大きいことが知られても・る。
長化にともない、既存レーザー光を２倍の周波数（第２
高調波）の光に変換する非線形光学材料の開発、更に、
大きな非線形光学効果を示し、高速応答する非線形光学
材料の開発等が精力的に進められている。従来、無機材
料が、開発の主であったが、有機化合物は■非線形光学
定数の大きいことが期待される■応答速度の速いことが
期待される■光学損傷の少ないことが期待される等の理
由から、π電子共役系を有する有機化合物が注目される
に至フた（シーエムシー 有機非線形光生材料 Ｒ＆Ｄ
Ｎｏ、 ７２、加藤政雄、岬西へ部（１９８５）
等）、これらによると、２−メチル−４−ニトロアニリ
ン（以下、ＭＮＡと鶴記する）に代表されるように、π
電子系を有し力つ分子内に電子供与性基と電子吸引性基
を有すイ化合物が２次の非線形光学定数β（以下、単に
「β値」と略記する）が大きいことが知られても・る。
しかし、４−ジメチルアミノ−４′−ニトロスチルベン
（以下ＤＡＮＳと略記する）に代表されるように、β値
が大きくても、対称中心を有する結晶構造のため、２次
の非線形光学現象を生じないという欠点も有する（ Ｊ
、Ｌ、０ｕｄａｒ、Ｊ、Ｃｈｅｍ、Ｐｈｙｓ。
（以下ＤＡＮＳと略記する）に代表されるように、β値
が大きくても、対称中心を有する結晶構造のため、２次
の非線形光学現象を生じないという欠点も有する（ Ｊ
、Ｌ、０ｕｄａｒ、Ｊ、Ｃｈｅｍ、Ｐｈｙｓ。
８７．４４６（１９７７）） 、 また、有機分子性
結晶に於ける分子配列はある温度領域で個々の分子種に
よって一意的に決まる場合が多く、結晶中での分子配列
制御は非常に困難である。このような理由によりいまま
で、ＭＮＡより高い２次の非線形光学効果を示す有機化
合物の報告例はほとんどなく、したがフて、ＭＮＡを用
いた非線形光学素子より高効率の素子は余り知られてい
ない。
結晶に於ける分子配列はある温度領域で個々の分子種に
よって一意的に決まる場合が多く、結晶中での分子配列
制御は非常に困難である。このような理由によりいまま
で、ＭＮＡより高い２次の非線形光学効果を示す有機化
合物の報告例はほとんどなく、したがフて、ＭＮＡを用
いた非線形光学素子より高効率の素子は余り知られてい
ない。
一方、上記のような問題点から、大きなβ値を示すにも
かかわらず、その結晶構造に起因して２次の非線形光学
効果を示さない有機化合物に、２次の非線形光学効果を
発現させる方法が、種々検討されている（ ０．Ｓ、Ｃ
ｈｅｗｌａ、Ｊ、Ｚｙｓｓ、Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒＯｐｔ
ｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉ
ｃ Ｍｏ１ｅｃｕｌｅｓ ａｎｄＣｒｙｓｔａｌｓ、Ａ
ｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、Ｉｎｃ、、Ｎｅｗ Ｙｏ
ｒｋ（１Ｇ＆？）） ＊その方法の１つは、液晶化合物
あるいは、液晶高分子材料を媒体として用いる方法であ
る。即ち、液晶材料は、液晶状態に於いて、電場あるい
は磁場により分子配向を制御することができ、この性質
を利用して、液晶材料中にβ値の大きな有機化合物を混
合し、電場あるいは磁場を印加する裏で、液晶の配向方
向に、有機化合物を配向させ、対称中心をなくする方法
である。たとえば、液晶高分子中に、ＤＡＮＳを混合し
、液晶状態で電場を印加し、急冷して得られる高分子媒
体について、第２次高調波の発生が観測されている（Ｄ
、Ｊ。
かかわらず、その結晶構造に起因して２次の非線形光学
効果を示さない有機化合物に、２次の非線形光学効果を
発現させる方法が、種々検討されている（ ０．Ｓ、Ｃ
ｈｅｗｌａ、Ｊ、Ｚｙｓｓ、Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒＯｐｔ
ｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉ
ｃ Ｍｏ１ｅｃｕｌｅｓ ａｎｄＣｒｙｓｔａｌｓ、Ａ
ｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ、Ｉｎｃ、、Ｎｅｗ Ｙｏ
ｒｋ（１Ｇ＆？）） ＊その方法の１つは、液晶化合物
あるいは、液晶高分子材料を媒体として用いる方法であ
る。即ち、液晶材料は、液晶状態に於いて、電場あるい
は磁場により分子配向を制御することができ、この性質
を利用して、液晶材料中にβ値の大きな有機化合物を混
合し、電場あるいは磁場を印加する裏で、液晶の配向方
向に、有機化合物を配向させ、対称中心をなくする方法
である。たとえば、液晶高分子中に、ＤＡＮＳを混合し
、液晶状態で電場を印加し、急冷して得られる高分子媒
体について、第２次高調波の発生が観測されている（Ｄ
、Ｊ。
Ｗｉｌｌｉａｍｓ、 Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ ０ｐｔｉ
ｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆＯｒｇａｎｉｃ
Ｍｏ１ｅｃｕｌｅｓ ａｎｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ
、ｐ４０５、ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ、Ｉｎｃ、、
Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ（１９Ｂ？））＠また、他の方法とし
て、熱可塑性透明高分子材料を媒体として用いる方法が
ある。即ち、 高分子媒体として、ポリメチルメタクリ
レートを用いる方法 （Ｋ、Ｄ、Ｓｉｎｇｅｒ、Ｊ、ε
、５ｏｈｎ、Ｓ、Ｊ、Ｌａ１ａ璽ａ、 Ａｐｐｌ。
ｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆＯｒｇａｎｉｃ
Ｍｏ１ｅｃｕｌｅｓ ａｎｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ
、ｐ４０５、ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ、Ｉｎｃ、、
Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ（１９Ｂ？））＠また、他の方法とし
て、熱可塑性透明高分子材料を媒体として用いる方法が
ある。即ち、 高分子媒体として、ポリメチルメタクリ
レートを用いる方法 （Ｋ、Ｄ、Ｓｉｎｇｅｒ、Ｊ、ε
、５ｏｈｎ、Ｓ、Ｊ、Ｌａ１ａ璽ａ、 Ａｐｐｌ。
Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、、４９，２４８（１９８６））、
アクリルアミドを用いる方法（特開昭６２−８７１３９
号公報）、ポリエチレングリコールを用いる方法（特開
昭６４−５２２，５２３号公報）等があり、これらの方
法に於いても、前記液晶材料媒体の場合と同様に、高分
子媒体のガラス転移点以上の加温下で、電場を印加し、
有機化合物を配向させ、対称中心をなくする方法である
。
アクリルアミドを用いる方法（特開昭６２−８７１３９
号公報）、ポリエチレングリコールを用いる方法（特開
昭６４−５２２，５２３号公報）等があり、これらの方
法に於いても、前記液晶材料媒体の場合と同様に、高分
子媒体のガラス転移点以上の加温下で、電場を印加し、
有機化合物を配向させ、対称中心をなくする方法である
。
更に新しい方法として、宮田らによって開発された方法
がある。即ち、高分子媒体として、ポリεカプロラクト
ンを用いる方法であり（宮崎健、渡辺敏行、宮田清蔵、
第３５回応用物理学問係連合講演会予稿集、ｐｌ ７９
（１９８９））、この方法では、電場印加せずとも、
第２次高調波の発生が観測されている。
がある。即ち、高分子媒体として、ポリεカプロラクト
ンを用いる方法であり（宮崎健、渡辺敏行、宮田清蔵、
第３５回応用物理学問係連合講演会予稿集、ｐｌ ７９
（１９８９））、この方法では、電場印加せずとも、
第２次高調波の発生が観測されている。
また、−Ｎ−Ｎ−結合を有す４化合物で、２次の非線形
光学効果を示すものは、多少知られているが（Ｊ、Ｆ、
？１ｉｃｏｕｄ、Ｒ，Ｊ、Ｔｗｉｅｇ、Ｎｏｎ１ｉｎｅ
ａｒ ０ｐｔｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｏ
ｒｇａｎｉｃ Ｍｏ１ｅｃｕｌｅｓ ａｎｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌｓ。
光学効果を示すものは、多少知られているが（Ｊ、Ｆ、
？１ｉｃｏｕｄ、Ｒ，Ｊ、Ｔｗｉｅｇ、Ｎｏｎ１ｉｎｅ
ａｒ ０ｐｔｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｏ
ｒｇａｎｉｃ Ｍｏ１ｅｃｕｌｅｓ ａｎｄ Ｃｒｙｓ
ｔａｌｓ。
ｖｏｌ ２ ｐ２２１、Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓ
ｓｉｎｃ、、Ｎｅｖ Ｙｏｒｋ（１９８７））、４−ニ
トロフェニルヒドラジンが、ｍ−ニトロアニリンの１．
６倍の強度で第２高調波を発生する程度で、その非線形
光学効果は、満足すべきものではない。
ｓｉｎｃ、、Ｎｅｖ Ｙｏｒｋ（１９８７））、４−ニ
トロフェニルヒドラジンが、ｍ−ニトロアニリンの１．
６倍の強度で第２高調波を発生する程度で、その非線形
光学効果は、満足すべきものではない。
ｒ本発明が解決しようとしている課題」上記従来の有機
非線形光学材料は、非線形光学定数が非常に大きい反面
、大きな結晶が得にくいこと、その結晶の安定性が悪い
こと、高分子材料への相溶性が悪いこと等の問題点を有
する。また、非線形光学定数もいまだ、満足すべきもの
ではない。
非線形光学材料は、非線形光学定数が非常に大きい反面
、大きな結晶が得にくいこと、その結晶の安定性が悪い
こと、高分子材料への相溶性が悪いこと等の問題点を有
する。また、非線形光学定数もいまだ、満足すべきもの
ではない。
本発明は、かかる問題点を解決するために、２次の非線
形光学定数が大きく、かつ高分子材料への相溶性の良い
、有機化合物を用いた非線形光学素子を提供することに
ある。
形光学定数が大きく、かつ高分子材料への相溶性の良い
、有機化合物を用いた非線形光学素子を提供することに
ある。
「課題を解決するための手段」
上記の問題点は、下記一般式（１）で示されるオキサジ
アゾール系化合物を用いることで、達成される。
アゾール系化合物を用いることで、達成される。
即ち、
を但し、式中、Ｒ１はアミノ基、アミド基、アルキル基
、ハロゲン原子、水素原子から選ばれる置換基を、Ｒ２
はアルキル基または水素原子を表す。
、ハロゲン原子、水素原子から選ばれる置換基を、Ｒ２
はアルキル基または水素原子を表す。
で表される化合物を少なくとも含有する媒体からなるこ
とを特徴とする非線形光学素子に間するものである。
とを特徴とする非線形光学素子に間するものである。
本発明は、上記の構成よりなり、一般式（１）で表され
るオキサジアゾール系化合物は、分子骨格に、π共役系
を有し、また、液晶性高分子、他の高分子化合物あるい
は液晶化合物との相溶性に優れる。従って、一般式（１
）で表されるオキサジアゾール系化合物と液晶性高分子
、他の高分子化合物あるいは液晶化合物とからなる混合
物を用いる非線形光学素子に於いて、有機非線形化合物
として、一般式（１）で表されるオキサジアゾール系化
合物を用いる際、この含冑量を多くすることができるの
で、高い非線形光学効果が得られる。
るオキサジアゾール系化合物は、分子骨格に、π共役系
を有し、また、液晶性高分子、他の高分子化合物あるい
は液晶化合物との相溶性に優れる。従って、一般式（１
）で表されるオキサジアゾール系化合物と液晶性高分子
、他の高分子化合物あるいは液晶化合物とからなる混合
物を用いる非線形光学素子に於いて、有機非線形化合物
として、一般式（１）で表されるオキサジアゾール系化
合物を用いる際、この含冑量を多くすることができるの
で、高い非線形光学効果が得られる。
なお、有機化合物の２次の非線形光学定数（β値）は、
Ｐ Ｐ Ｐ （Ｐａｒｉｓｅｒ−Ｐｕｒｒ−Ｐｏｐｌｅ
） −Ｍ Ｏ法により、理論計算できることが知られて
おり、ＰＰＰ−ＭＯ法により得られた各分子パラメータ
を用いて、β値を算出することができる （Ｊ、Ｌ、０
ｕｄａｒ、Ｊ、Ｃｈｅｍ、Ｐｈｙｓ、、６７．４４６（
１９７７）） −上記、０ｕｄａｒの方法を用いて、一
般式（Ｉ）で表される化合物で、Ｒ１が、ｐ−ジメチル
アミノ基。
Ｐ Ｐ Ｐ （Ｐａｒｉｓｅｒ−Ｐｕｒｒ−Ｐｏｐｌｅ
） −Ｍ Ｏ法により、理論計算できることが知られて
おり、ＰＰＰ−ＭＯ法により得られた各分子パラメータ
を用いて、β値を算出することができる （Ｊ、Ｌ、０
ｕｄａｒ、Ｊ、Ｃｈｅｍ、Ｐｈｙｓ、、６７．４４６（
１９７７）） −上記、０ｕｄａｒの方法を用いて、一
般式（Ｉ）で表される化合物で、Ｒ１が、ｐ−ジメチル
アミノ基。
Ｒ２が水素原子で表される化合物（後記化合物（２））
のβ値を算出したところ、１７０Ｘ １Ｏ−３０ｅｓｕ
となった。同様に、ＭＮＡ、ＤＡＮＳについて、β値を
計算したところ、それぞれ、１４．９Ｘ １０−”ｅｓ
ｕ及び２８０Ｘ １０−”であった、また、上記化合物
の粉末法での測定結果では、ＭＮＡに比して、かなり強
い第２高調波が観測され、化合物のβ値の見積に、Ｐ
Ｐ Ｐ−ＭＯ法を用いる妥当性が示される。
のβ値を算出したところ、１７０Ｘ １Ｏ−３０ｅｓｕ
となった。同様に、ＭＮＡ、ＤＡＮＳについて、β値を
計算したところ、それぞれ、１４．９Ｘ １０−”ｅｓ
ｕ及び２８０Ｘ １０−”であった、また、上記化合物
の粉末法での測定結果では、ＭＮＡに比して、かなり強
い第２高調波が観測され、化合物のβ値の見積に、Ｐ
Ｐ Ｐ−ＭＯ法を用いる妥当性が示される。
そこで、この手法を用いて、分子のβ値を見積もり１、
最適な分子構造を分子設計の立場から予測し、それらを
、粉末法等の手法で実測評価し、種々の検討を加えたと
ころ、一般式（１）で表されるオキサジアゾール系化合
物が有効であることが明かとなフた０本発明はかかる知
見によりなされたものであり、光が入射される媒体で構
成される非線形光学素子に於いて当媒体が下記一般式（
Ｉ）で示されるオキサジアゾール化合物を含有すること
を特徴とする非線形光学素子に関するものである。
最適な分子構造を分子設計の立場から予測し、それらを
、粉末法等の手法で実測評価し、種々の検討を加えたと
ころ、一般式（１）で表されるオキサジアゾール系化合
物が有効であることが明かとなフた０本発明はかかる知
見によりなされたものであり、光が入射される媒体で構
成される非線形光学素子に於いて当媒体が下記一般式（
Ｉ）で示されるオキサジアゾール化合物を含有すること
を特徴とする非線形光学素子に関するものである。
上記オキサジアゾール化合物は、次の構造を有する。
ｒ但し、式中、Ｒ１はアミノ基、アミド基、アルキル基
・ ハロゲン原子、水素原子から選ばれる置換基を、Ｒ
２はアルキル基または水素原子を表す。
・ ハロゲン原子、水素原子から選ばれる置換基を、Ｒ
２はアルキル基または水素原子を表す。
Ｒ１で表される置換基は、アミノ基、アミド基、アルキ
ル基、ハロゲン原子あるいは水素原子から選ばれる置換
基であり、これらを例示するならば、−ＮＨ２，−ＮＨ
（ＣＩ（ｓ） 、 −Ｎ （ＣＨｓ） ２−−ＮＨ（
０２Ｈ５）−−Ｎ （Ｃ２Ｈ５）２ｔ−ＮＨ（Ｃ１２Ｈ
２１）、−ＮＨＣＯＣＨｓ−−ＮＨＣＯＣ，Ｈ１，−Ｎ
ＨＣＯＣ，２Ｈ２，。
ル基、ハロゲン原子あるいは水素原子から選ばれる置換
基であり、これらを例示するならば、−ＮＨ２，−ＮＨ
（ＣＩ（ｓ） 、 −Ｎ （ＣＨｓ） ２−−ＮＨ（
０２Ｈ５）−−Ｎ （Ｃ２Ｈ５）２ｔ−ＮＨ（Ｃ１２Ｈ
２１）、−ＮＨＣＯＣＨｓ−−ＮＨＣＯＣ，Ｈ１，−Ｎ
ＨＣＯＣ，２Ｈ２，。
−ＣＨ３，−０２Ｍ Ｓ−−Ｃ５Ｈフ＊ −Ｃ４Ｈ９
ｅ−Ｃ１２Ｈ２５，−ｃ ｔ、 −Ｂ ｒ、 −Ｈ
等が挙げられる。
ｅ−Ｃ１２Ｈ２５，−ｃ ｔ、 −Ｂ ｒ、 −Ｈ
等が挙げられる。
Ｒ２はアルキル基または水素原子で表される置換基で、
これらを例示するならば、−ＣＨ３゜−Ｃ２Ｈ６，−Ｃ
！１Ｈ７−−Ｃ４Ｈ９−Ｃ５２Ｈ２５−−Ｈ等が挙げら
れる。また、ここに例示した置換基に限定されるもので
はない。
これらを例示するならば、−ＣＨ３゜−Ｃ２Ｈ６，−Ｃ
！１Ｈ７−−Ｃ４Ｈ９−Ｃ５２Ｈ２５−−Ｈ等が挙げら
れる。また、ここに例示した置換基に限定されるもので
はない。
以下、一般式（１）で表される化合物の代表的な具体例
を示す。
を示す。
本発明の非線形光学素子は、上記、一般式（１）で表さ
れる化合物の単一成分からなる結晶あるいは、粉末でも
よく、また、一般式（１）で表される化合物と熱可塑性
透明高分子、液晶高分子、あるいは液晶化合物との混合
物からなる固体材料であっても良い、一般式（１）で表
される化合物と熱可塑性透明高分子、液晶高分子、ある
いは液晶化合物との混合固体を用いることで、これらの
媒体の分子配向を利用し一般式（１）で表される化合物
の分子配向を制御することができ、より大きな非線形光
学効果を得ることができる。また、これらの媒体は、フ
ィルム成形性が高いので薄膜化等のデバイス化が容易で
あるという利点も有する。
れる化合物の単一成分からなる結晶あるいは、粉末でも
よく、また、一般式（１）で表される化合物と熱可塑性
透明高分子、液晶高分子、あるいは液晶化合物との混合
物からなる固体材料であっても良い、一般式（１）で表
される化合物と熱可塑性透明高分子、液晶高分子、ある
いは液晶化合物との混合固体を用いることで、これらの
媒体の分子配向を利用し一般式（１）で表される化合物
の分子配向を制御することができ、より大きな非線形光
学効果を得ることができる。また、これらの媒体は、フ
ィルム成形性が高いので薄膜化等のデバイス化が容易で
あるという利点も有する。
本発明に於いて用いられる透明性高分子として、特に制
限はないが、例示するならばポリメチルメタクリレート
、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコールのごと
き、ポリオキシアルキレンオキシド、ポリ弗化ビニリデ
ン、ポリεカプロラクトン等である。
限はないが、例示するならばポリメチルメタクリレート
、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコールのごと
き、ポリオキシアルキレンオキシド、ポリ弗化ビニリデ
ン、ポリεカプロラクトン等である。
本発明に於いて用いられる液晶高分子として、特に制限
はないが、例えば、側鎖にメソーゲン基を冑する側鎖型
液晶高分子が好ましい、たとえば、側鎖型ポリアクリレ
ート系液晶高分子、側鎖型ポリシロキサン系液晶高分子
などである。
はないが、例えば、側鎖にメソーゲン基を冑する側鎖型
液晶高分子が好ましい、たとえば、側鎖型ポリアクリレ
ート系液晶高分子、側鎖型ポリシロキサン系液晶高分子
などである。
本発明に於いて用いられる液晶化合物として、特に制限
はないが、例えば、液晶転移点が室温より高い化合物が
、好適に用いられる。
はないが、例えば、液晶転移点が室温より高い化合物が
、好適に用いられる。
一般式（Ｉ）で表される化合物の単一成分からなる結晶
は、一般式（１）で表される化合物を加熱溶融させた後
、冷却させて、結晶化させる方法（ブリッジマン法、チ
ョクラルスキー法等であっても良い）、適当な溶媒（た
とえば、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン
、ベンゼン、トルエン等）に適当な温度で溶解させ、温
度を降下させるか溶媒を徐々に除去させる方法等により
結晶化さぜる方法、真空蒸着法、分子線エピタキシー等
の気相成長法等により、得ることができる。
は、一般式（１）で表される化合物を加熱溶融させた後
、冷却させて、結晶化させる方法（ブリッジマン法、チ
ョクラルスキー法等であっても良い）、適当な溶媒（た
とえば、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン
、ベンゼン、トルエン等）に適当な温度で溶解させ、温
度を降下させるか溶媒を徐々に除去させる方法等により
結晶化さぜる方法、真空蒸着法、分子線エピタキシー等
の気相成長法等により、得ることができる。
また、一般式（１）で表される化合物と熱可塑性透明高
分子、液晶高分子、あるいは液晶化合物との混合物固体
は、一般式（１）で表される化合物と熱可塑性透明高分
子、液晶高分子、あるいは液晶化合物との混合物を溶融
させた後、熱可塑性透明高分子の場合はその状態で、液
晶高分子、あるいは液晶化合物の場合は、徐々に冷却し
て得た液晶状態で、電場またはｉｍｍを印加し、その状
態で、冷却固化することで得られる。電場または磁場の
印加で、一般式（１）で表される化合物が、高分子ある
いは液晶材料の配向に従って、対称中心を持たない分子
配向を維持したままで、固化される。各成分の混合比は
、一般式（１）で表される化合物が、分子配向をした固
体状態をとり得るものであればよく、特に制限はない、
一般式（１）で表される化合物は、これら媒体との相溶
性に優れるので、広いｌＩ！囲から選択できる。含有率
が低すぎると、充分な非線形光学効果が得られず、また
、高すぎると媒体による分子配向制御が困難となり、通
常、一般式（１）で表される化合物の含有率は、２〜６
０％の範囲が好適に用いられる。
分子、液晶高分子、あるいは液晶化合物との混合物固体
は、一般式（１）で表される化合物と熱可塑性透明高分
子、液晶高分子、あるいは液晶化合物との混合物を溶融
させた後、熱可塑性透明高分子の場合はその状態で、液
晶高分子、あるいは液晶化合物の場合は、徐々に冷却し
て得た液晶状態で、電場またはｉｍｍを印加し、その状
態で、冷却固化することで得られる。電場または磁場の
印加で、一般式（１）で表される化合物が、高分子ある
いは液晶材料の配向に従って、対称中心を持たない分子
配向を維持したままで、固化される。各成分の混合比は
、一般式（１）で表される化合物が、分子配向をした固
体状態をとり得るものであればよく、特に制限はない、
一般式（１）で表される化合物は、これら媒体との相溶
性に優れるので、広いｌＩ！囲から選択できる。含有率
が低すぎると、充分な非線形光学効果が得られず、また
、高すぎると媒体による分子配向制御が困難となり、通
常、一般式（１）で表される化合物の含有率は、２〜６
０％の範囲が好適に用いられる。
また、本発明の非線形光学素子は、種々の形態を採るこ
とができ、上記、一般式（１）で表される化合物の単一
成分からなる結晶あるいは粉末、また、一般式（Ｉ）で
表される化合物と熱可塑性透明高分子、液晶高分子、あ
るいは液晶化合物との混合物からなる固体材料（以下、
これを総称して、非線形媒質と略称する）を非線形光学
素子として用いることができ、更に、非線形媒質を光導
波路として用いる導波ｇｌ型非線形光学素子として用い
ることができる。後者の場合は、導波路内に光を閉じこ
めることができるので、光パワー密度が大きくなる、相
互作用長を長くできる、等、高効率化を図ることができ
る。更に、位相整合も容易となる。
とができ、上記、一般式（１）で表される化合物の単一
成分からなる結晶あるいは粉末、また、一般式（Ｉ）で
表される化合物と熱可塑性透明高分子、液晶高分子、あ
るいは液晶化合物との混合物からなる固体材料（以下、
これを総称して、非線形媒質と略称する）を非線形光学
素子として用いることができ、更に、非線形媒質を光導
波路として用いる導波ｇｌ型非線形光学素子として用い
ることができる。後者の場合は、導波路内に光を閉じこ
めることができるので、光パワー密度が大きくなる、相
互作用長を長くできる、等、高効率化を図ることができ
る。更に、位相整合も容易となる。
「実施例」
以下、実施例を用いて本発明を更に詳しく説明するが、
本発明は、それらの実施例によって制限を受けるもので
はない、 第１図、第２図は本発明の非線形光学素子
の一例であり、第２高調波発生素子としての光導波ｗＩ
型波長変換素子の概略図を示す、第１図は、２次の非線
形光学効果を有する前記一般式（１）で表されるオキサ
ジアゾール系化合物を含有する媒体から成るコア（４）
が、ガラス等の２次の非線形光学効果を示さない媒質（
以下、等方性媒質と略記する）からなるクラッド（５）
で被覆された構造を有する。同図中、実線は、入射光の
基本波を、点線は、第２高調波を示す、レーザー光はレ
ンズ等（３）で集光され、上記素子の一端からコア（４
）に入射される。コア内で、第２高調波が発生し、他端
より、基本波を含む、第２高調波が出射され、プリズム
、フィルタ等の分光手段で分光する事で、第２高調波を
取り出すことができる。
本発明は、それらの実施例によって制限を受けるもので
はない、 第１図、第２図は本発明の非線形光学素子
の一例であり、第２高調波発生素子としての光導波ｗＩ
型波長変換素子の概略図を示す、第１図は、２次の非線
形光学効果を有する前記一般式（１）で表されるオキサ
ジアゾール系化合物を含有する媒体から成るコア（４）
が、ガラス等の２次の非線形光学効果を示さない媒質（
以下、等方性媒質と略記する）からなるクラッド（５）
で被覆された構造を有する。同図中、実線は、入射光の
基本波を、点線は、第２高調波を示す、レーザー光はレ
ンズ等（３）で集光され、上記素子の一端からコア（４
）に入射される。コア内で、第２高調波が発生し、他端
より、基本波を含む、第２高調波が出射され、プリズム
、フィルタ等の分光手段で分光する事で、第２高調波を
取り出すことができる。
第２図は、素子の断面図を示し、２次の非線形光学効果
を有する前記一般式（１）で表されるオキサジアゾール
系化合物を含有する導波路（８）を、低屈折率層（９）
の上部に設け、それらを電極（６）、 （７）でサンド
ウィッチした構造を有する。これらの層は、等方性媒質
より成る基板（１０）上に形成される。同図中、低屈折
率層（９）は、弗化ビニリデン−トリフルオロエチレン
共重合体等の有機薄膜あるいは５ｉｎ２、 等の無機薄
膜で構成される。同図中、実線は、入射光の基本波を、
点線は、第２高調波を示す、レーザー光はレンズ等（３
）で集光され、上記素子の一端から導波路（８）に入射
される。導波路内で、第２高調波が発生し、他端より、
基本波を含む、第２高調波が出射され、プリズム、フィ
ルタ等の分光手段で分光する事で、第２高調波を取り出
すことができる。
を有する前記一般式（１）で表されるオキサジアゾール
系化合物を含有する導波路（８）を、低屈折率層（９）
の上部に設け、それらを電極（６）、 （７）でサンド
ウィッチした構造を有する。これらの層は、等方性媒質
より成る基板（１０）上に形成される。同図中、低屈折
率層（９）は、弗化ビニリデン−トリフルオロエチレン
共重合体等の有機薄膜あるいは５ｉｎ２、 等の無機薄
膜で構成される。同図中、実線は、入射光の基本波を、
点線は、第２高調波を示す、レーザー光はレンズ等（３
）で集光され、上記素子の一端から導波路（８）に入射
される。導波路内で、第２高調波が発生し、他端より、
基本波を含む、第２高調波が出射され、プリズム、フィ
ルタ等の分光手段で分光する事で、第２高調波を取り出
すことができる。
更に、従来より知られている光変調素子として用いるこ
ともできる。第３図は、光変調素子の１例であり、光導
波路型光変調素子の概略図を示し、等方性媒質より成る
基板（１３）中に前記一般式（１）で表されるオキサジ
アゾール系化合物を含有する媒体から成る導波ｇ！（１
２）が設けられ、更に２個の電極（１１）が該導波路（
１２）を介しかつ長さ方向に沿って対向する位置に設け
られ、該電極（１１）閏に外部電場（１４）により電圧
を印加する事で電界が形成される。上記素子に於いて、
導波路の一端から入射されたレーザー光が、導波路（１
２）を通過し他端から出射される際、電界により、該非
線形媒体の屈折率が変化し、そのために、出射される光
の位相も変化し、位相変調を行うことができる。
ともできる。第３図は、光変調素子の１例であり、光導
波路型光変調素子の概略図を示し、等方性媒質より成る
基板（１３）中に前記一般式（１）で表されるオキサジ
アゾール系化合物を含有する媒体から成る導波ｇ！（１
２）が設けられ、更に２個の電極（１１）が該導波路（
１２）を介しかつ長さ方向に沿って対向する位置に設け
られ、該電極（１１）閏に外部電場（１４）により電圧
を印加する事で電界が形成される。上記素子に於いて、
導波路の一端から入射されたレーザー光が、導波路（１
２）を通過し他端から出射される際、電界により、該非
線形媒体の屈折率が変化し、そのために、出射される光
の位相も変化し、位相変調を行うことができる。
尚、図中、 （１）はレーザー光源を、 （２）は光ス
イツチング素子や光学偏光器等の光学変調装置を、 （
３）は集光レンズを表す。
イツチング素子や光学偏光器等の光学変調装置を、 （
３）は集光レンズを表す。
上記、第１図、第２図及び第３図に示される非線形光学
素子に於いて、コア（４）あるいは導波ｇｌ （８）、
（１２）は、前記の結晶成長方法に準じて、キャピラ
リー あるいは、ガラス、プラスティック等の等方性媒
質からなる基板（ｌＯ）、（１３）上に形成される。更
に、必要に応じて、非線形媒体−との接触Ｒ面を配向処
理材で処理した後、非線形媒体を析出させて該非線形光
学素子を形成させても良い、第２図及び第３図に於いて
、電極としては、インジウムティンオキシド（ＩＴＯ）
、酸化錫、酸化インジウム、金、銀、銅、アルミニウム
等の導電体が使用できる。
素子に於いて、コア（４）あるいは導波ｇｌ （８）、
（１２）は、前記の結晶成長方法に準じて、キャピラ
リー あるいは、ガラス、プラスティック等の等方性媒
質からなる基板（ｌＯ）、（１３）上に形成される。更
に、必要に応じて、非線形媒体−との接触Ｒ面を配向処
理材で処理した後、非線形媒体を析出させて該非線形光
学素子を形成させても良い、第２図及び第３図に於いて
、電極としては、インジウムティンオキシド（ＩＴＯ）
、酸化錫、酸化インジウム、金、銀、銅、アルミニウム
等の導電体が使用できる。
尚、本発明の非線形光学素子は、上記実施例に限定され
るものではなく、種々の形態が可能であり、結晶、粉末
等で構成されても良い、更に、第３図の光変調素子に於
いて、位相変調を行うための、電界印加方向は、非線形
媒体の対称性、結晶軸の方向等により異なり、それらに
基づき、電極の構成を適宜変更する必要がある。
るものではなく、種々の形態が可能であり、結晶、粉末
等で構成されても良い、更に、第３図の光変調素子に於
いて、位相変調を行うための、電界印加方向は、非線形
媒体の対称性、結晶軸の方向等により異なり、それらに
基づき、電極の構成を適宜変更する必要がある。
以下、実施例に基づいて、本発明の詳細な説明するが、
本発明は、以下の測定例により限定されるものではない
。
本発明は、以下の測定例により限定されるものではない
。
実施例１
一般式（１）で表されるオキサジアゾール系化合物の
１０６４ ｎｍのレーザー光線に対するβ値をＰＰ
ＰＭＯ法により理論計算を行った。
１０６４ ｎｍのレーザー光線に対するβ値をＰＰ
ＰＭＯ法により理論計算を行った。
その結果を、ＭＮＡ、ＤＡＮＳと比較して第１表に示す
。
。
第１表
実施例２
一般式（１）で表されるオキサジアゾール系化合物の結
晶を粉砕し、０．１ｍｍ厚のガラス製セルに充填した。
晶を粉砕し、０．１ｍｍ厚のガラス製セルに充填した。
このセルに、Ｎｄ：ＹＡＧレーザー光（波長１０１０６
４ｎを集光して照射したところ、第２高調波（５３２ｎ
ｍ）が観測された。
４ｎを集光して照射したところ、第２高調波（５３２ｎ
ｍ）が観測された。
第２高調波の強度をＭＮＡに比して、同程度、やや強い
、かなり強い、強いの４段階に分類して、第２表に示す
。
、かなり強い、強いの４段階に分類して、第２表に示す
。
第２表
実施例３
（２）あるいは（１４）で表される化合物０゜４ｇと分
子量５００万のポリオキシエチレン２ｇをベンゼン５ｍ
ｌに加熱溶解したものをガラス基板上にアルミニウムを
真空蒸着したものの上にスピンコードし、８０℃に保ち
つつ蒸発乾固し、均一なフィルムを得た。更に、この上
に、アルミニウムを真空蒸着して、導波Ｉｌｌ型非線形
光学禦子素子た。この素子を８０℃に維持しつつ、上下
のアルミニウム電極に１０００Ｖの電界を印加しつつ室
温まで冷却した。この非線形光学素子に、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザー光（１０６４ｎｍ）を集光して照射したところ
、かなり強い第２高調波（５３２ｎ ｍ ）が観測され
た。
子量５００万のポリオキシエチレン２ｇをベンゼン５ｍ
ｌに加熱溶解したものをガラス基板上にアルミニウムを
真空蒸着したものの上にスピンコードし、８０℃に保ち
つつ蒸発乾固し、均一なフィルムを得た。更に、この上
に、アルミニウムを真空蒸着して、導波Ｉｌｌ型非線形
光学禦子素子た。この素子を８０℃に維持しつつ、上下
のアルミニウム電極に１０００Ｖの電界を印加しつつ室
温まで冷却した。この非線形光学素子に、Ｎｄ：ＹＡＧ
レーザー光（１０６４ｎｍ）を集光して照射したところ
、かなり強い第２高調波（５３２ｎ ｍ ）が観測され
た。
「発明の効果」
以上のように、本発明の非線形光学素子は、−般式（１
）で表されるオキサジアゾール系化合物を含有する媒体
からなり、一般式（１）で表されるオキサジアゾール系
化合物は、大きな非線形光学定数（β値）を有し、顕著
な２次の非線形光学効果を示すので、本発明の非線形光
学業子は、弱い光でも高強度の第２高調波を分離でき、
更に、小さい電圧変化でも電気光学効果を効率よく発現
できるという特徴を持つ、さらに、一般式（１）で表さ
れるオキサジアゾール系化合物は、熱可塑性透明高分子
、液晶高分子、あるいは液晶化合物との相溶性に優れる
のでこのようにして作成された一般式（１）で表される
オキサジアゾール系化合物を含有する非線形光学素子は
、波長変換素子、第２次高調波デイスプレー パラメト
リック発振器、光スィッチ等の非線形光学業子及びそれ
らを用いた光通信システム、光情報処理の構築に有用で
ある。
）で表されるオキサジアゾール系化合物を含有する媒体
からなり、一般式（１）で表されるオキサジアゾール系
化合物は、大きな非線形光学定数（β値）を有し、顕著
な２次の非線形光学効果を示すので、本発明の非線形光
学業子は、弱い光でも高強度の第２高調波を分離でき、
更に、小さい電圧変化でも電気光学効果を効率よく発現
できるという特徴を持つ、さらに、一般式（１）で表さ
れるオキサジアゾール系化合物は、熱可塑性透明高分子
、液晶高分子、あるいは液晶化合物との相溶性に優れる
のでこのようにして作成された一般式（１）で表される
オキサジアゾール系化合物を含有する非線形光学素子は
、波長変換素子、第２次高調波デイスプレー パラメト
リック発振器、光スィッチ等の非線形光学業子及びそれ
らを用いた光通信システム、光情報処理の構築に有用で
ある。
第１図、第２図は、本発明の非線形光学素子の実施例と
しての波長変換素子の概略図、第３図は、光変調素子の
概略図を示す。 （］）レーザー光源 （２） （３） （４） （５） （６） （７） （８） （９） （１０） （１１） （１２） （ｌ ３） （１４） 変調装置 レンズ コア クラッド 上部電極 下部電極 非線形光学導波路 低屈折率層 基板 電極 非線形光学導波路 基板 外部電場
しての波長変換素子の概略図、第３図は、光変調素子の
概略図を示す。 （］）レーザー光源 （２） （３） （４） （５） （６） （７） （８） （９） （１０） （１１） （１２） （ｌ ３） （１４） 変調装置 レンズ コア クラッド 上部電極 下部電極 非線形光学導波路 低屈折率層 基板 電極 非線形光学導波路 基板 外部電場
Claims (3)
- （１）光が入射される媒体で構成される非線形光学素子
に於いて当媒体が下記一般式（ I ）で示されるオキサ
ジアゾール化合物を含有することを特徴とする非線形光
学素子。 ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） 但し、式中、Ｒ１はアミノ基、アミド基、アルキル基、
ハロゲン原子、水素原子から選ばれる置換基を、Ｒ２は
アルキル基または水素原子を表す。 - （２）媒体が、前記オキサジアゾール化合物の粉末ある
いは結晶であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の非線形光学素子。 - （３）媒体が、前記オキサジアゾール化合物を含有する
透明高分子あるいは液晶化合物であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の非線形光学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006809A JPH03210539A (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | 非線形光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006809A JPH03210539A (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | 非線形光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03210539A true JPH03210539A (ja) | 1991-09-13 |
Family
ID=11648525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006809A Pending JPH03210539A (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | 非線形光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03210539A (ja) |
-
1990
- 1990-01-16 JP JP2006809A patent/JPH03210539A/ja active Pending
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