JPH0545684A - 非線形光学材料の処理方法 - Google Patents
非線形光学材料の処理方法Info
- Publication number
- JPH0545684A JPH0545684A JP3200609A JP20060991A JPH0545684A JP H0545684 A JPH0545684 A JP H0545684A JP 3200609 A JP3200609 A JP 3200609A JP 20060991 A JP20060991 A JP 20060991A JP H0545684 A JPH0545684 A JP H0545684A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitroaniline
- crystal
- present
- sample
- linear optical
- 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
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は光変調器や光波長変換器等に有用な
非線形光学特性を有するo−ニトロアニリン−p−スル
ホン酸アルカリ金属塩に関するもので、非線形光学特性
に優れ、硬くて、大きな非線形光学結晶を提供すること
を目的とする。 【構成】 o−ニトロアニリン−p−スルホン酸ナトリ
ウムをイオン交換水で再結晶処理し、濾別後、濾過物を
減圧乾燥した。クルツの方法でSHG発生能を調べたと
ころ原料が尿素の値の0.1倍であったのに対し、本発
明の処理を加えると尿素の値の10.1倍となった。ま
たイオン結晶であるため、ビッカース硬度も24と高硬
度である。
非線形光学特性を有するo−ニトロアニリン−p−スル
ホン酸アルカリ金属塩に関するもので、非線形光学特性
に優れ、硬くて、大きな非線形光学結晶を提供すること
を目的とする。 【構成】 o−ニトロアニリン−p−スルホン酸ナトリ
ウムをイオン交換水で再結晶処理し、濾別後、濾過物を
減圧乾燥した。クルツの方法でSHG発生能を調べたと
ころ原料が尿素の値の0.1倍であったのに対し、本発
明の処理を加えると尿素の値の10.1倍となった。ま
たイオン結晶であるため、ビッカース硬度も24と高硬
度である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光変調器や光波長変換器
等に有用な非線形光学特性を有する有機非線形光学材料
に関し、特に非線形光学特性を向上させる処理方法に関
する。
等に有用な非線形光学特性を有する有機非線形光学材料
に関し、特に非線形光学特性を向上させる処理方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来よりレーザ光の波長変換素子やポッ
ケルス効果による電気光学変調素子の結晶材料としてK
H2PO4やLiNbO3が用いられていたが、近年、有
機化合物についても非線形光学定数の大きなものが見つ
かり、盛んに研究ならびに開発が行なわれている。
ケルス効果による電気光学変調素子の結晶材料としてK
H2PO4やLiNbO3が用いられていたが、近年、有
機化合物についても非線形光学定数の大きなものが見つ
かり、盛んに研究ならびに開発が行なわれている。
【0003】2次の非線形性を示すためには分子として
の2次の非線形分極率β値が大きいこと、および結晶と
して中心対称を持たないことが必要である。
の2次の非線形分極率β値が大きいこと、および結晶と
して中心対称を持たないことが必要である。
【0004】この中心対称を崩す手法として従来は (1)例えば2−メチル−4−ニトロアニリン等のよう
に置換基(メチル基)を導入する手法 (2)例えばメチル−(2,4−ジニトロフェニル)−
アミノプロパネート、N−(5−ニトロ−2−ピリジ
ル)−(S)−プロリノール等のように不整炭素を導入
する手法 (3)例えばスチリルピリジニウム シアニン色素のメ
チル硫酸塩等のように有機塩を形成させる手法 等があった。また、例えばL−アルギニン フォスフェ
ート モノハイドレート(LAP)等のように不整炭素
を導入した有機塩も提案されている
に置換基(メチル基)を導入する手法 (2)例えばメチル−(2,4−ジニトロフェニル)−
アミノプロパネート、N−(5−ニトロ−2−ピリジ
ル)−(S)−プロリノール等のように不整炭素を導入
する手法 (3)例えばスチリルピリジニウム シアニン色素のメ
チル硫酸塩等のように有機塩を形成させる手法 等があった。また、例えばL−アルギニン フォスフェ
ート モノハイドレート(LAP)等のように不整炭素
を導入した有機塩も提案されている
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の2次の有機非線形光学材料については、分子同士がフ
ァンデアワールス結合や水素結合等で結びついている場
合や、置換基または不整炭素を導入した場合には、結合
力が弱いため大きな結晶を成長させることは一般に困難
であり、さらに結晶ができた場合でも後の、例えば切
断、光学研磨などの機械加工が困難か不可能であり、良
好な光学特性を持つ面を得ることができないという問題
点を有していた。
の2次の有機非線形光学材料については、分子同士がフ
ァンデアワールス結合や水素結合等で結びついている場
合や、置換基または不整炭素を導入した場合には、結合
力が弱いため大きな結晶を成長させることは一般に困難
であり、さらに結晶ができた場合でも後の、例えば切
断、光学研磨などの機械加工が困難か不可能であり、良
好な光学特性を持つ面を得ることができないという問題
点を有していた。
【0006】一方、ファンデアワールス結合や水素結合
より強固なイオン結合で分子同士が結合する有機塩の場
合、例えば、日本結晶成長学会誌第16巻第34頁に記
載されているように、大きくて硬い結晶を比較的簡単に
得る事ができる。しかし、例えば有機塩の中で長波長の
レ−ザ光に対して最も変換効率の高いスチリルピリジニ
ウム シアニン色素のメチル硫酸塩では、分子のπ電子
共役長が非常に長いため、光の吸収極大波長がYAGレ
ーザ光や半導体レーザ光の2次高調波と同程度の波長に
なり2次高調波が吸収され、効率よく2次高調波を取り
出すことができないという問題点を有していた。他の有
機塩である例えば4−アミノベンゼンスルホン酸カリウ
ム等では、非線形変換効率が低いという問題点があっ
た。また例えばLAPのように不整炭素を導入した有機
塩では、その非線形光学定数が小さいため、低パワーの
レーザ光の変換効率が小さく、半導体レーザ光などの波
長変換には使用できないという問題点があった。
より強固なイオン結合で分子同士が結合する有機塩の場
合、例えば、日本結晶成長学会誌第16巻第34頁に記
載されているように、大きくて硬い結晶を比較的簡単に
得る事ができる。しかし、例えば有機塩の中で長波長の
レ−ザ光に対して最も変換効率の高いスチリルピリジニ
ウム シアニン色素のメチル硫酸塩では、分子のπ電子
共役長が非常に長いため、光の吸収極大波長がYAGレ
ーザ光や半導体レーザ光の2次高調波と同程度の波長に
なり2次高調波が吸収され、効率よく2次高調波を取り
出すことができないという問題点を有していた。他の有
機塩である例えば4−アミノベンゼンスルホン酸カリウ
ム等では、非線形変換効率が低いという問題点があっ
た。また例えばLAPのように不整炭素を導入した有機
塩では、その非線形光学定数が小さいため、低パワーの
レーザ光の変換効率が小さく、半導体レーザ光などの波
長変換には使用できないという問題点があった。
【0007】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、例えば2次の非線形光学特性等の非線形特性に優
れ、硬度が高く、大きな非線形光学結晶を得る処理方法
の提供を目的とする。
ので、例えば2次の非線形光学特性等の非線形特性に優
れ、硬度が高く、大きな非線形光学結晶を得る処理方法
の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の処理方法は、そ
の一般式が(化2)で示されるo−ニトロアニリン−p
−スルホン酸アルカリ金属塩を水で再結晶処理すること
を特徴としている。
の一般式が(化2)で示されるo−ニトロアニリン−p
−スルホン酸アルカリ金属塩を水で再結晶処理すること
を特徴としている。
【0009】
【化2】
【0010】
【作用】o−ニトロアニリン−p−スルホナートはベン
ゼン環が共役π電子系を有しており、この共役π電子系
には強い電子供与性基のアミノ基と強い電子受容性基の
ニトロ基が含まれている。このため、o−ニトロアニリ
ン−p−スルホナートは分子自体には大きな非線形分極
率を有する。
ゼン環が共役π電子系を有しており、この共役π電子系
には強い電子供与性基のアミノ基と強い電子受容性基の
ニトロ基が含まれている。このため、o−ニトロアニリ
ン−p−スルホナートは分子自体には大きな非線形分極
率を有する。
【0011】一方、o−ニトロアニリン−p−スルホン
酸アルカリ金属塩は複数の結晶型が存在し、通常の状態
では例えば2次の非線形特性は低い。しかし、本発明の
処理方法によって得られる結晶の結晶構造は、他の結晶
型の結晶構造よりはるかに高い2次非線形光学特性が得
られる。この理由は定かではないが、水による再結晶処
理の際の水の極性の影響で、結晶化したo−ニトロアニ
リン−p−スルホナートの結晶構造が、中心対称性の結
晶の度合がきわめて少ないためと想定される。
酸アルカリ金属塩は複数の結晶型が存在し、通常の状態
では例えば2次の非線形特性は低い。しかし、本発明の
処理方法によって得られる結晶の結晶構造は、他の結晶
型の結晶構造よりはるかに高い2次非線形光学特性が得
られる。この理由は定かではないが、水による再結晶処
理の際の水の極性の影響で、結晶化したo−ニトロアニ
リン−p−スルホナートの結晶構造が、中心対称性の結
晶の度合がきわめて少ないためと想定される。
【0012】
【実施例】本発明は、o−ニトロアニリン−p−スルホ
ン酸アルカリ金属塩を、水で再結晶をするというきわめ
て簡単な処理で、高い非線形特性を有する金属塩を達成
する処理方法である。
ン酸アルカリ金属塩を、水で再結晶をするというきわめ
て簡単な処理で、高い非線形特性を有する金属塩を達成
する処理方法である。
【0013】本発明の処理方法に供される水は、例えば
イオン交換水、蒸留水、純水等のイオン種を含まない水
が好ましい。再結晶条件としては、昇温と冷却の液温に
よる溶解度の変化を利用した通常の再結晶法が供され、
何等特別な工夫を必要としない。但し、本発明の処理方
法が結晶構造の変化に起因すると想定されるため、昇温
後の冷却は例えば冷却速度は毎分0.5℃等のように徐
冷静置した徐冷した方が望ましく、また大きい単結晶が
得られ易い。昇温温度はできるだけ高く、冷却温度はで
きるだけ低くし溶解度差をつける方が好ましく、昇温時
の溶液も飽和溶液にすることが望ましい。析出したo−
ニトロアニリン−p−スルホン酸アルカリ金属塩は、例
えば真空乾燥等の手法で常法にしたがって乾燥する。な
お、析出したo−ニトロアニリン−p−スルホン酸アル
カリ金属塩が微結晶の場合には、濾過後同様に乾燥す
る。
イオン交換水、蒸留水、純水等のイオン種を含まない水
が好ましい。再結晶条件としては、昇温と冷却の液温に
よる溶解度の変化を利用した通常の再結晶法が供され、
何等特別な工夫を必要としない。但し、本発明の処理方
法が結晶構造の変化に起因すると想定されるため、昇温
後の冷却は例えば冷却速度は毎分0.5℃等のように徐
冷静置した徐冷した方が望ましく、また大きい単結晶が
得られ易い。昇温温度はできるだけ高く、冷却温度はで
きるだけ低くし溶解度差をつける方が好ましく、昇温時
の溶液も飽和溶液にすることが望ましい。析出したo−
ニトロアニリン−p−スルホン酸アルカリ金属塩は、例
えば真空乾燥等の手法で常法にしたがって乾燥する。な
お、析出したo−ニトロアニリン−p−スルホン酸アル
カリ金属塩が微結晶の場合には、濾過後同様に乾燥す
る。
【0014】本発明に供されるo−ニトロアニリン−p
−スルホン酸アルカリ金属塩のアルカリ金属としては、
Li、Na、K、RbもしくはCsが挙げられるが、溶
解度の点でLi、NaもしくはKが好ましい。
−スルホン酸アルカリ金属塩のアルカリ金属としては、
Li、Na、K、RbもしくはCsが挙げられるが、溶
解度の点でLi、NaもしくはKが好ましい。
【0015】本発明の処理方法の再結晶処理回数は、通
常は1回で充分その効果は現われるが、複数回繰り返し
てもその効果は変化が無い。
常は1回で充分その効果は現われるが、複数回繰り返し
てもその効果は変化が無い。
【0016】(実施例1)原料試料として市販のo−ニ
トロアニリン−p−スルホン酸ナトリウム(以下試料1
と称す)を用い、60℃に昇温したイオン交換水に溶解
し飽和溶液を作製した。この飽和溶液を熱時濾過し、試
料1中に含有された不純物を取り除いた。こうして得ら
れた濾液を室温まで放冷し、黄色透明の板状結晶試料
(以下試料2と称す)を得、試料2は減圧下で乾燥させ
た。得られた試料2を用いて熱時濾過以外の操作をさら
に念のため2回繰り返し、同様に減圧乾燥し試料3とし
た。
トロアニリン−p−スルホン酸ナトリウム(以下試料1
と称す)を用い、60℃に昇温したイオン交換水に溶解
し飽和溶液を作製した。この飽和溶液を熱時濾過し、試
料1中に含有された不純物を取り除いた。こうして得ら
れた濾液を室温まで放冷し、黄色透明の板状結晶試料
(以下試料2と称す)を得、試料2は減圧下で乾燥させ
た。得られた試料2を用いて熱時濾過以外の操作をさら
に念のため2回繰り返し、同様に減圧乾燥し試料3とし
た。
【0017】まず、各試料について元素分析を行なっ
た。その結果、試料2および3についてはC/H/N/
O/S/Naの重量割合は、29.8/2.3/11.
6/33.9/13.0/9.4であり、また試料1に
ついての同様な重量割合は29.4/2.4/11.5
/34.2/12.4/9.3であった。この結果か
ら、各試料の組成式はC6H5N2O5SNaであった。
た。その結果、試料2および3についてはC/H/N/
O/S/Naの重量割合は、29.8/2.3/11.
6/33.9/13.0/9.4であり、また試料1に
ついての同様な重量割合は29.4/2.4/11.5
/34.2/12.4/9.3であった。この結果か
ら、各試料の組成式はC6H5N2O5SNaであった。
【0018】つぎに、試料1〜3に対して、ジャーナル
オブ アプライド フィジックス39(1968年)
第3798頁に記載されている、クルツ(Kurtz)
の方法にしたがって、粉末法によって2次高調波発生
(SHG)能を測定した。各試料は乳鉢により粉砕して
用い、光源にはNd:YAGレーザー(波長1064n
m)を用いた。試料1のSHG強度は尿素の値の0.1
倍であり、試料2及び3のSHG強度は尿素の値の1
0.1倍であった。
オブ アプライド フィジックス39(1968年)
第3798頁に記載されている、クルツ(Kurtz)
の方法にしたがって、粉末法によって2次高調波発生
(SHG)能を測定した。各試料は乳鉢により粉砕して
用い、光源にはNd:YAGレーザー(波長1064n
m)を用いた。試料1のSHG強度は尿素の値の0.1
倍であり、試料2及び3のSHG強度は尿素の値の1
0.1倍であった。
【0019】本発明の処理により非線形特性が向上した
原因を探求するため、試料1〜3のX線回折を測定し
た。試料3の粉末X線回折図を図1に、試料1の粉末X
線回折図を図2に示す。なお、試料2の粉末X線回折図
は図1とほぼ同様であったので、試料2は省いた。図1
及び図2を比較すると、これらの回折図のパターンは互
いに異なっている。このことから、試料2または3と試
料1は互いに異なる結晶構造を持ち、この結晶構造の相
違が非線形特性に寄与しているものと想定される。
原因を探求するため、試料1〜3のX線回折を測定し
た。試料3の粉末X線回折図を図1に、試料1の粉末X
線回折図を図2に示す。なお、試料2の粉末X線回折図
は図1とほぼ同様であったので、試料2は省いた。図1
及び図2を比較すると、これらの回折図のパターンは互
いに異なっている。このことから、試料2または3と試
料1は互いに異なる結晶構造を持ち、この結晶構造の相
違が非線形特性に寄与しているものと想定される。
【0020】また、結晶加工性の一つの目安として、作
製したo−ニトロアニリン−p−スルホン酸ナトリウム
のビッカース硬度を測定した。ビッカース硬度は試料2
及び3について24であり、従来の代表的な有機非線形
光学分子結晶の例えばN−(5−ニトロー2−ピリジ
ル)−(S)−プロリノールのビッカース硬度16より
はるかに大きくなった。このことは本発明のo−ニトロ
アニリン−p−スルホン酸ナトリウムがイオン結晶であ
るためと考えられる。
製したo−ニトロアニリン−p−スルホン酸ナトリウム
のビッカース硬度を測定した。ビッカース硬度は試料2
及び3について24であり、従来の代表的な有機非線形
光学分子結晶の例えばN−(5−ニトロー2−ピリジ
ル)−(S)−プロリノールのビッカース硬度16より
はるかに大きくなった。このことは本発明のo−ニトロ
アニリン−p−スルホン酸ナトリウムがイオン結晶であ
るためと考えられる。
【0021】なお、上記実施例はナトリウム塩について
述べたが、この他にもリチウム、カリウム、ルビジウム
もしくはセシウムでも同様な結果が得られた。
述べたが、この他にもリチウム、カリウム、ルビジウム
もしくはセシウムでも同様な結果が得られた。
【0022】また、上記実施例では、イオン交換水を用
いたが、本発明に供される水はイオン交換水に限定され
るものではなく、蒸留水、純水もしくは通常の飲料水で
あっても同様の効果が発揮される。
いたが、本発明に供される水はイオン交換水に限定され
るものではなく、蒸留水、純水もしくは通常の飲料水で
あっても同様の効果が発揮される。
【0023】さらに、上記実施例では試料1を熱時濾過
を行ったが、これは市販の試薬を用いたためであり熱時
濾過は必ずしも必要ではない。
を行ったが、これは市販の試薬を用いたためであり熱時
濾過は必ずしも必要ではない。
【0024】本発明はこのように水で再結晶するだけで
2次の非線形特性が向上するが、本発明の処理方法は単
に2次の非線形性だけではなく、より高次の非線形特性
にも寄与するものと想定される。
2次の非線形特性が向上するが、本発明の処理方法は単
に2次の非線形性だけではなく、より高次の非線形特性
にも寄与するものと想定される。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明は、o−ニトロアニ
リン−p−スルホン酸アルカリ金属塩を水で再結晶処理
することにより、非線形光学特性に優れ、硬くて、大き
な非線形光学結晶を実現できる効果がある。
リン−p−スルホン酸アルカリ金属塩を水で再結晶処理
することにより、非線形光学特性に優れ、硬くて、大き
な非線形光学結晶を実現できる効果がある。
【図1】本発明の一実施例の粉末X線回折図
【図2】本発明の一実施例に供した原料の粉末X線回折
図
図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 哲司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 河村 達朗 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 脇田 克也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項1】一般式が(化1)で示されるo−ニトロア
ニリン−p−スルホン酸アルカリ金属塩を水で再結晶処
理することを特徴とする非線形光学材料の処理方法。 【化1】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3200609A JPH0545684A (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 非線形光学材料の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3200609A JPH0545684A (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 非線形光学材料の処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0545684A true JPH0545684A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=16427216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3200609A Pending JPH0545684A (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 非線形光学材料の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0545684A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5381429A (en) * | 1992-03-22 | 1995-01-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Laser device with wavelength converter using organic ionic crystal |
| JPH0887039A (ja) * | 1994-09-16 | 1996-04-02 | Hitachi Ltd | 非線形光学材料 |
-
1991
- 1991-08-09 JP JP3200609A patent/JPH0545684A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5381429A (en) * | 1992-03-22 | 1995-01-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Laser device with wavelength converter using organic ionic crystal |
| JPH0887039A (ja) * | 1994-09-16 | 1996-04-02 | Hitachi Ltd | 非線形光学材料 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ruiz et al. | Synthesis and crystal structure of a new stilbazolium salt with large second-order optical nonlinearity | |
| US4746199A (en) | Non-linear optic process using N-(4-nitrophenyl)-2-(hydroxymethyl)-pyrrolidine and deuterated derivatives thereof | |
| Ravindra et al. | Synthesis, crystal growth and characterization of a phase matchable nonlinear optical single crystal: p-chloro dibenzylideneacetone | |
| Shang et al. | Large-sized benzo [e] indolium salt single crystals with high optical nonlinearity | |
| JPH0545684A (ja) | 非線形光学材料の処理方法 | |
| US5374734A (en) | Monohydrogentartrate crystalline structure having nonlinear quadratic effects | |
| JP2789699B2 (ja) | 非線形光学素子用材料 | |
| US5397508A (en) | 2-amino-5-nitropyridinium salts usable in non-linear optics and in electroptics and a process for preparing the same | |
| JPS63261233A (ja) | 2次の非線形光学材料 | |
| JPS6321627A (ja) | 重水素置換有機非線形光学化合物 | |
| JP2896604B2 (ja) | 非線形光学素子用材料 | |
| WO1994018601A1 (fr) | Materiau optique non-lineaire du troisieme ordre | |
| JP2763224B2 (ja) | 有機非線形光学材料 | |
| JPH05113587A (ja) | 非線形光学材料、その製造方法および光波長変換素子 | |
| JP2539834B2 (ja) | 非線形光学素子 | |
| FR2703680A1 (fr) | Structure cristalline d'halogénure de 2-amino-5-nitropyridinium, procédé de préparation desdites structures cristallines, et dispositif à effet électrooptique comportant de telles structures. | |
| JPH0432822A (ja) | 芳香環を含む非線形光学材料 | |
| JPH06345713A (ja) | 分子結晶 | |
| JPH0323895B2 (ja) | ||
| JPH05142598A (ja) | 非線形光学材料および波長変換素子 | |
| JPH0196628A (ja) | 有機非線型光学材料 | |
| JPH01229235A (ja) | 有機非線形光学材料とそれを用いた非線形光学素子 | |
| JPH0611747A (ja) | 非線形光学材料およびこれを用いた非線形光学素子 | |
| JPH0469624A (ja) | 非線形光学材料 | |
| JPH03196026A (ja) | 非線形光学材料および非線形光学素子 |