JPH0621559A - ポリマー微小球レーザ - Google Patents

ポリマー微小球レーザ

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JPH0621559A
JPH0621559A JP17795392A JP17795392A JPH0621559A JP H0621559 A JPH0621559 A JP H0621559A JP 17795392 A JP17795392 A JP 17795392A JP 17795392 A JP17795392 A JP 17795392A JP H0621559 A JPH0621559 A JP H0621559A
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JP
Japan
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polymer
dye
laser
bond
dedoping
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP17795392A
Other languages
English (en)
Inventor
Takahiko Suzuki
貴彦 鈴木
Noriyoshi Nanba
憲良 南波
Masahiro Shinkai
正博 新海
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリマー微小球に含有せしめられた色素分子
の脱ドープを防止する。 【構成】 ポリマー微小球1の内部に含有される色素2
を、イオン結合,共有結合等の化学的結合を形成するこ
とによって、ポリマー分子と直接結合させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ発光素子に用い
る色素を含有せしめたポリマー微小球レーザに関する。
【0002】
【従来の技術】レーザ発光素子として蛍光色素(以下単
に色素と称する)をポリスチレンのような透明なポリマ
ー微小球に含有せしめて(ドープして)光の誘導放出を
行わせるように構成したポリマー微小球レーザが報告さ
れている。
【0003】図6はこのようなポリマー微小球レーザの
動作原理を説明するもので、ポリマー微小球11の内部
に含有せしめられた色素12に対して、外部から光照射
を行って励起を行うと色素12は発光して光源として動
作する。
【0004】このとき色素12から発生した光13すな
わち蛍光はポリマー微小球11の内部から外部へ放出さ
れるが、外部との境界面すなわちポリマー微小球11の
表面の接線Lに対して、色素12から発生した光13が
角度θ′で入射したとして(Nは垂線)この角度θ′が
臨界角θより大きいと全反射の条件を満たすので、光1
3は全反射されてポリマー微小球11の内部に反射され
るため外部には放出されない。但し、前提としてポリス
チレン(屈折率n1は約1.58)のポリマー微小球1
1より、外部の媒体の屈折率は小さい(例えば空気から
なっており屈折率n2は約1.00)ものとする。
【0005】すなわち、色素12から発生された光13
がポリマー微小球11の内部で全反射すると、次々に光
13は境界面で全反射を繰返して矢印のように進行する
ようになり、光13はポリマー微小球11の内部に閉じ
込められたことになる。そして一周回って元の発生した
光と位相が一致すると、次の光が誘導放出されるように
なり、このような動作を繰返すことにより共振状態とな
るので光の増幅が行われるようになって、いわゆるレー
ザ発振が起きるようになる。
【0006】このようにポリマー微小球レーザにおいて
は、色素12を含有せしめたポリマー微小球11の内部
において色素12から発生した光13を全反射させてポ
リマー微小球11の内部に閉じ込めておく必要がある。
【0007】ここでレーザ媒体としての色素12をポリ
マー微小球11に含有せしめるには、例えばポリマー微
小球11を重合法によって形成し、重合によって形成さ
れた一例として直径約40μmのポリマー微小球11を
用意して、これを界面活性剤の存在下で任意の色素12
を含有せしめることが行われている。この場合、色素分
子はポリマー微小球内のポリマー鎖に単なる機械的な取
込みか、もしくはファンデルワールスカで結合されてい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで従来のポリマ
ー微小球レーザでは、色素分子はポリマー鎖に単なる機
械的な取込みか、もしくはファンデルワールスカで結合
されているので、色素分子が容易に脱ドープしてしまう
という問題がある。
【0009】このように脱ドープが生じると、励起光源
によって励起してレーザ発振を起こす際にレーザ発振を
開始させるしきい値が大きくなったり、レーザ発振の効
率が低下するようになる。
【0010】本発明は以上のような問題に対処してなさ
れたもので、色素分子の脱ドープを防止するようにした
ポリマー微小球レーザを提供することを目的とするもの
である。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、レーザ発光素子に用いる色素を含有せしめ
たポリマー微小球レーザにおいて、ポリマー微小球の内
部に含有された色素がポリマー分子と化学的結合を形成
していることを特徴とするものである。
【0012】
【作用】請求項1記載の本発明の構成によれば、色素が
ポリマー分子と化学的結合を形成していることにより、
色素分子をポリマー鎖に直接結合させることができるの
で、色素分子の脱ドープを防止することができる。
【0013】請求項2記載の本発明の構成によれば、化
学的結合として特にイオン結合を選ぶことにより請求項
1と同様な作用を行わせることができる。
【0014】請求項3記載の本発明の構成によれば、化
学的結合として特に共有結合を選ぶことにより請求項1
と同様な作用を行わせることができる。
【0015】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
【0016】図1は本発明のポリマー微小球レーザの実
施例を示す構成図で、1は例えばメタクリル酸メチルの
ようなポリマー微小球で、この内部には図2に拡大図を
示すように例えばローダミン6Gのような色素2が含有
(ドープ)されている。ここで色素2はポリマー微小球
1内のポリマー分子と後述のように化学的結合が形成さ
れている。
【0017】このような構成で、励起光源3からの光が
ポリマー微小球1の内部の色素2に照射されると、この
色素2は励起状態となり、図6を参照して説明した動作
原理に基いて反射を起こして、レーザ発振が起きる。そ
してこのレーザ光は伝送媒体4を介して分光器5に伝送
されて、光の波長が測定される。
【0018】ここで化学的結合の内容の概念を説明す
る。
【0019】図3は化学的結合の例としてイオン結合を
示すもので、このイオン結合は例えばメタクリル酸メチ
ルのようなポリマー微小球のポリマー鎖に電荷として−
を持たせ、一方例えばローダミン6Gのような色素(D
ye)が持つ極性の逆な+を利用して、+−の電荷の結
合により色素をポリマー分子に化学的結合をさせるもの
である。
【0020】図4は化学的結合の例として共有結合を示
すもので、この共有結合はAのように、例えばメタクリ
ル酸メチルのようなポリマー微小球のポリマー鎖に対し
て、予め反応性基を持たせた色素(Dye)を反応させ
て、色素をポリマー分子に化学的結合させるものであ
る。または、Bのように、予めポリマー微小球のポリマ
ー鎖に反応性基を持たせ、これに色素(Dye)を反応
させて、色素をポリマー分子に化学的結合させるもので
ある。さらには、Cのように、互いに反応性基を持たな
いポリマー微小球のポリマー鎖と色素(Dye)に反応
性基を持ったカップリング剤を加え、互いに反応させる
ことにより色素をポリマー分子に化学的に結合させるも
のである。
【0021】次に本実施例によるポリマー微小球レーザ
をより詳細に説明する。
【0022】先ず、イオン結合を利用して色素をポリマ
ー分子に化合的結合させる例を説明する。メタクリル酸
メチルとアクリル酸と(1,000:1)の共重合体か
らなる直径約50μmのポリマー微小球を用い、2mm
ol/Lのローダミン6Gのジクロロメタン溶液に約1
時間浸漬してドーピングを行った。このドーピング後、
吸収ろ過によってポリマー微小球を取出し、2−プロパ
ノールでろ過が透明になるまで洗浄した。次に、このよ
うにして得られたポリマー微小球を有機溶媒に浸した場
合に溶け出した色素量を調べた。具体的には、有機溶剤
に浸す前のポリマー微小球を加熱しながらプレスして、
厚さ1乃至2mm程度の光透過性のディスク形状に形成
し、この状態で色素分子が示す吸収ピークの吸光度を測
定した。次に有機溶剤に浸した後の、すなわち脱ドープ
されたポリマー微小球を用いて同様なディスクを形成
し、同じく吸収ピークの吸光度を測定して、下式によっ
て脱ドープ率を定義した。
【0023】脱ドープ率(%)={1−(脱ドープ後の
吸光度/脱ドープ前の吸光度)}×100
【0024】有機溶媒としては各々、メタノール,アセ
トン,ジクロロメタンの3数種を用いた。この結果[表
1]に示すような脱ドープ特性が得られた。[表1]で
サンプルNo.1,2,3が本方法による結果を示して
いる。
【0025】次に、共有結合を利用して色素をポリマー
分子に化学的結合させる例を説明する。メタクリル酸メ
チル20gと、予め用意した図5に示したような構造を
有するモノマー0.084g(1,000:1)とを混
合し、重合開始剤であるアゾビスインブチロニトリル
(0.01g)並びに適当量のポリビニルアルコールと
共に、200mlの蒸留水に投入した。この混合液をメ
カニカルスターラーで撹拌し、モノマー微小液滴からな
る懸濁液とした。その後、80℃で約10時間反応させ
て、重合を行った。つづいて、ポリマー微小球を吸引ろ
過によって取出し、2−プロパノールで洗浄した。次
に、このようにして得られたポリマー微小球を、前記と
同様に3種類の有機溶媒を用いて、溶け出した色素量を
調べた結果、[表1]に示すような脱ドープ特性が得ら
れた。[表1]でサンプルNo.4,5,6が本方法に
よる結果を示している。
【0026】なお、比較例として従来技術による単純な
ドーピングで得られたポリマー微小球によって得られた
脱ドープ特性をサンプルNo.7,8,9で示した。
【0027】
【表1】
【0028】なお、[表1]における脱ドープ率は、各
サンプルを溶媒中に浸漬し、室温で24時間静置したと
きの値を示している。
【0029】[表1]から明らかなように、本実施例に
よるサンプルNo.1乃至6では極めて低い脱ドープ率
を得ることができ、特にサンプルNo.4乃至6の共有
結合による例ではほぼ0%に抑えることができた。
【0030】一方、サンプルNo.7乃至9の従来例で
は、いずれも10%以上の2桁の脱ドープ率を示してお
り、本実施例によって優れた結果が得られることが明ら
かである。
【0031】このように本実施例によれば、ポリマー微
小球内の色素をポリマー分子と化学的結合を行わせるよ
うにしたので、色素分子がポリマー鎖に直接結合できる
ようになって、色素分子の脱ドープを防止することがで
きる。これにより、励起光源によって励起してレーザ発
振を起こす際にレーザ発振を開始させるしきい値が大き
くなったり、レーザ発振の効率が低下するようなことは
なくなる。
【0032】なお、ポリマー微小球及び色素は本文中に
示したものに限らない。例えばポリマー微小球として
は、ポリメタクリル酸メチル,ポリメタクリル酸シクロ
ヘキシル,ポリカーボネート,ポリスチレン,ジエチレ
ングリコールビスアリルカーボネート,スチレン−アク
リロニトリル共重合体,エポキシ樹脂,ポリアクリル酸
メチル,ポリメタクリル酸イソブチル,テトラブロモビ
スフェノールA,ポリメタクリル酸トリフルオロエチ
ル,フタル酸ジアリル,ポリメタクリル酸フェニール,
ポリメタクリル酸−2,3,−ジブロムプロピル,ポリ
安息香酸ビニル,ポリメタクリル酸ペンタクロルフェニ
ル,ポリブロムアクリル酸メチル,ポリクロルスチレ
ン,ポリビニルナフタリン,ポリビニルカルバゾール,
ポリシリコーンポリマー,アモルファスポリオレフィン
等を用いることができる。
【0033】また、色素としては次のようなものを用い
ることができる。
【0034】シアニン系色素として例えば、3,3′−
ジメチルオキサトリカルボシアニンイオダイド,1,
3,3,1′,3′,3′−ヘキサメチルインドトリカ
ルボシアニンイオダイド等、
【0035】キサンチン系色素として例えば、ローダミ
ン6G,ローダミン110,ローダミンB,ローダミン
101,ウラニン等、
【0036】オキサジン系色素として例えば、クレジル
バイオレッド,オキサジン1等
【0037】クマリン誘導体として例えば、4−メチル
ウンベリフェロン,オルセインブルー,7−アミノ−4
−メチルクマリン等、
【0038】キノロン誘導体として例えば、7−ジエチ
ルアミノ−4−メチル−2−キノロン等、
【0039】スチルベン誘導体として例えば、スチルベ
ン1,スチルベン3等
【0040】オキサゾール,オキサジアゾール系色素と
して例えば、2−フェニル−5−(4−ビフェニリル)
−1,3,4−オキサジアゾール,パラ−ビス(5−フ
ェニルオキサゾール−2−イル)ベンゼン等、
【0041】パラ−オリゴフェニレン類として例えば、
BM−ターフェニル,パラ−ターフェニル,ポリフェニ
ル1等。
【0042】なお、本実施例において、イオン結合に対
してはポリマー微小球を重合した後に色素をドープして
いるが、モノマーと共に重合時に微小球内に含有せしめ
ても良い。また、共有結合に対して、ポリマー微小球を
重合した後に、ドーピングにより色素もしくは同時にカ
ップリング剤を含有せしめ、続いて共有結合を形成させ
ても良い。
【0043】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ポリ
マー微小球の内部に含有された色素をポリマー分子と化
学的結合を形成するようにしたので、色素分子をポリマ
ー鎖に直接結合させることができるようになり、色素分
子の脱ドープ率を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のポリマー微小球レーザの実施例を示す
構成図である。
【図2】本実施例で用いられるポリマー微小球に色素を
ドープした構造を示す概念図である。
【図3】本実施例で利用される色素とポリマー分子との
イオン結合を説明する概念図である。
【図4】本実施例で利用される色素とポリマー分子との
共有結合を説明する概念図である。
【図5】本実施例で用いられるモノマーの構造を示す構
造式である。
【図6】ポリマー微小球レーザの動作原理の説明図であ
る。
【符号の説明】
1 ポリマー微小球 2 色素 3 励起光源

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ発光素子に用いる色素を含有せし
    めたポリマー微小球レーザにおいて、ポリマー微小球の
    内部に含有された色素がポリマー分子と化学的結合を形
    成していることを特徴とするポリマー微小球レーザ。
  2. 【請求項2】 前記化学的結合がイオン結合から成る請
    求項1記載のポリマー微小球レーザ。
  3. 【請求項3】 前記化学的結合が共有結合から成る請求
    項1記載のポリマー微小球レーザ。
JP17795392A 1992-07-06 1992-07-06 ポリマー微小球レーザ Withdrawn JPH0621559A (ja)

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JP17795392A JPH0621559A (ja) 1992-07-06 1992-07-06 ポリマー微小球レーザ

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JPH0621559A true JPH0621559A (ja) 1994-01-28

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6894117B2 (en) 1997-11-12 2005-05-17 Johnson Polymer, Inc. Non-gelled product of addition and condensation polymers with mutually reactive groups

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6894117B2 (en) 1997-11-12 2005-05-17 Johnson Polymer, Inc. Non-gelled product of addition and condensation polymers with mutually reactive groups

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19991005