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

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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
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JP
Japan
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nitroaniline
crystal
present
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linear optical
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Application number
JP3200609A
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English (en)
Inventor
Yusuke Ozaki
祐介 尾崎
Takashi Minemoto
尚 峯本
Nobuo Sonoda
信雄 園田
Tetsuji Kawakami
哲司 川上
Tatsuro Kawamura
達朗 河村
Katsuya Wakita
克也 脇田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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
2PO4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。
【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
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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C6525SNa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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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
───────────────────────────────────────────────────── 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)

    【特許請求の範囲】
  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】
JP3200609A 1991-08-09 1991-08-09 非線形光学材料の処理方法 Pending JPH0545684A (ja)

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JP3200609A JPH0545684A (ja) 1991-08-09 1991-08-09 非線形光学材料の処理方法

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JPH0545684A true JPH0545684A (ja) 1993-02-26

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JP (1) JPH0545684A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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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
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