JPH06509188A - 非線形光学要素の製造 - Google Patents
非線形光学要素の製造Info
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- JPH06509188A JPH06509188A JP5502864A JP50286493A JPH06509188A JP H06509188 A JPH06509188 A JP H06509188A JP 5502864 A JP5502864 A JP 5502864A JP 50286493 A JP50286493 A JP 50286493A JP H06509188 A JPH06509188 A JP H06509188A
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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】
非線形光学要素の製造
発明の分野
本発明は、単官能染料含有分子と多官能ポリマーとを、この混合物を非線形光学
要素が有する最終形状にしながら反応させることによる、非線形光学要素で有効
な成形部品の製造に関する。この得られる成形部品をまたポーリングしくpol
ed)そして/または同時に(上記反応と一緒に)架橋させてもよい。染料部分
を含んでいる側鎖を有する架橋ポリマーもまた開示する。
発明の背景
大きな非線形分極率を有する有機分子は、光学的周波数変換装置および電子光学
装置内の光学要素の構成要素として潜在的に有効であると認識されていた。非線
形光学用途に必須とされている大きな二次光学感受率(second orde
r optical 5usceptibilities)を示す有機材料を作
り出すためには、これらの分子を、非中心対称(noncentrosymme
tric) 装置で構築的に配列させる必要がある。非中心対称スペースグルー
プの中で上記分子の結晶化が行われてきたが、この方法は、潜在的に有効な分子
全体でうまく行くとは限らず、その得られる形状および特性は、結晶が示すその
性質による制限を受ける。
これらの分子を非中心対称的に配列させてその得られる有機材料が示す非線形特
性を最適にする目的で、他の数多くの方法が用いられてきた。
例えば、これらの分子を非中心対称的に並べる目的で、半流体ポリマー状もしく
はガラス状マトリックス内の極性染料分子に強力なりC電極界(DCelect
ric palingfields)をかけることが行われた。次に、外部的に
かけたDC界の影響下に置きながらこれらのマトリックスを硬化させることで、
その少なくとも部分的に配列している染料分子を適当な場所に「ロック」する。
更に別のアプローチでは、偏い整列状態に極性染料をロックする目的で、同様に
処理したポリマーバックボーンに極性染料を直接結合させる。加うるに、このポ
リマーはその有効な非線形度を希釈し得る、と言うのは、このポリマー試薬の中
に非線形分子を10から20パ一セント以上入れるのはしばしば困難であるから
である。
このポリマー(ここでは、時には「櫛型」ポリマーと呼ぶ)のバックボーンに取
り付けられた上記極性染料は本技術分野で知られている、例えばJ、 S、 5
childkraut、^ppl、 Phys、 Lett、、58巻、340
−342頁(1991)参照。次に、これらのポリマーを、例えば溶液のスピン
コーティングまたは溶融成形などで成形する(そして同時もしくはその後、ポー
リングを行う)ことにより、非線形光学要素が有する形状、例えばフィルムなど
を生じさせてきた。
しかしながら、上記所望櫛型ポリマー類の多くは、所望の形状に加工するのは困
難であるか或は不可能である、何故ならば、このポリマーは不溶でありそして/
または充分な熱安定性を示さないからである。これは、このポリマー側鎖の中に
特定の染料部分および/または多数の染料部分を用いることから生じるものであ
る。より強い非線形光学効果を得るためには、このポリマーの中にできるだけ多
(の染料部分を存在させることが望ましい。本発明の1つの目的は、このポリマ
ーバックボーンに染料含有側鎖を取り付ける前かほとんど同時に、最終的な非線
形光学要素の形状を生じさせることによって、正確な形状を有する非線形光学要
素を得ることにある。
P、 S、 RafflanujamのWo 88102131では、硬化性2
成分系エポキシ樹脂の中に2−メチル−4−ニトロアニリン(MNA)が組み込
まれている。
このMNAまたは他の何らかの染料を側鎖としてこのポリマーの中に組み込むこ
とは述べられていない。
Eich他、J、^ppln、 Phys、 66(7)、1989年IO月1
日、3241−3247頁には、非線形光学(NLO)染料部分有り無しで、ジ
エポキシド類とNLO活性を示す三官能および三官能アミン類とを反応させるこ
とで得られる、非線形光学活性を示す架橋させたポリマー網目構造の製造が開示
されている。lubbard他、Chemistry of Material
s、 1巻、NO42,1989年3月/り月、167−16iII頁には、E
ich他が開示したのと同様に分散させたNLO染料を含んでいる、架橋させた
エポキシポリマー試薬の網目構造が開示されている。Eich他では、それらの
染料分子はそのポリマー網目構造の一部になっているが、染料分子それら自身は
三官能であることから、単に側鎖ではなくこのポリマー網目構造の一部になって
いる。)lubbardでは、それらの染料分子は、そのポリマーに共有結合し
ているのではなく単にそのポリマー網目構造の中に「溶解」しているのみである
。
発明の要約
本発明は、(a)(i)活性基を含んでいる多官能ポリマーと(ii)極性を示
す染料部分および1種の反応性基を含んでいる化合物とを反応させ、上記反応で
、極性を示す染料部分を1個以上含んでいる側鎖を有するポリマーを生じさ也そ
して(b)この部品を成形する、ことを含んでおり、ここで、実質的な反応を生
じる時点の上記多官能ポリマーと上記化合物との混合物が本質的に成形部品の最
終形状であるように、上記反応をiテう前か或は本質的に同時に上記成形を実施
する、成形部品の製造方法に関する。
発明の詳細な説明
本発明の非線形光学要素を生じさせるためには、活性基を含んでいる多官能ポリ
マー(ここでは、時としてPPと省略する)と、極性を示す染料部分および1種
の反応性基を含んでいる化合物(ここでは、時としてCCPDと省略する)との
混合物を生じさせる必要がある。この非線形光学要素を生じさせるためには、こ
のPPとCCPDは、互いに相補的な基を含んでいる必要がある、即ち、これら
の基は互いに反応して櫛型ポリマーを生じることができる。簡潔さの目的で、こ
のPPに付いている上記基をここでは「活性基」と呼び、そしてそのCCPDに
付いている上記基を「反応性基」と呼ぶ。
ここで「側鎖」は、主要ポリマー鎖または架橋の一部でない基を意味している。
従って、側鎖は1つの結合でのみそのポリマー(架橋しているか或は架橋してい
ない)に結合している。2個以上の結合でそのポリマーまたはポリマー網目構造
に結合している基は、ここでは、このポリマーまたはポリマー網目構造の主要鎖
「の中に」あると呼び、これらは側鎖の中には存在していない。
2種類以上の活性基および/または反応性基がこの混合物の中に存在していても
よく、このような場合、これらの活性基の各々は他の活性基のいずれとも反応し
てはならず、そして該反応性基の各々も他の反応性基のいずれとも反応してはな
らない。しかしながら、上に述べたように、これらの活性基と反応性基は互いに
反応する必要がある。典型的な相補基を下記の2つのコラムの中に示し、ここで
、コラム(b)内の基はコラム(a)内のそれに相補的である。
(a) (b)
エポキシ アミノ1、ヒドロキシル、カルボキシルイソシアネート アミノ1、
ヒドロキシル、チオールハロゲン化アシル アミノ1、ヒドロキシ無水カルボキ
シル アミノ鵞、ヒドロキシアルコキシシリル アルコキシシリル2、シラノー
ルアジリジニル アミノ、カルボキシル、芳香族ヒドロキシル夏第−級および第
二級アミノのみ。
2これらの基を反応させるには水が必要である。
1組の相補的活性基と反応性基を選択するためには、同じライン上のコラム(a
)の基とコラム(b)の基を選択する。コラム(a)および(b)からの活性基
と反応性基の選択は、主に、これらの基を有する特別なポリマー試薬および架橋
剤の合成のし易さまたは困難さに依存している。相補的基を有する化合物の有効
な例を以下に記述する。これらの活性基と反応性基が反応するとき小型分子が生
じないようにこれらを選択するのが好適である。例えば、アルコキシシリル基を
加水分解および縮合させると、望ましくないアルコールが生じるが、イソシアネ
ートとアミノ基を反応させる場合全く小型分子が生じない。好適な活性基もしく
は反応性基はエポキシおよびイソシアネート、並びにそれらの相補的基であり、
特に好適な活性基もしくは反応性基はイソシアネートである。
本発明で用いるPPは、少なくとも約5の重合度を有するべきである。
重合度は、このPP分子内に存在している七ツマ一単位の平均数を意味している
。理論的観点がらは、この重合度に対する上限は存在してぃないが、成形品を生
じさせる能力およびPPとCCPDの混合し易さなどの如き実際的考慮によって
、この重合度に対する好適な上限が決定される。従って、このPPの重合度が約
10から約3,000であるのが好適であり、より好適には約50から約1,0
00である。
このPPは2個以上の活性基を含んでいる。これらの活性基は、このポリマー試
薬を生じさせる目的で用いるモノマー類のいくつかか或は全ての中に存在してい
るか、或はこれらのモノマー類を重合させた後、化学修飾を行うことによってこ
のポリマー試薬の上に生じさせてもよい。
このPPは、本分野の技術者によく知られている方法、例えば付加もしくは縮合
重合などにより、適当なモノマー類から生じさせ得る。付加ポリマー類、特にビ
ニル付加ポリマー類が好適である、と言うのは、活性基をこのモノマー単位の一
部として上記ポリマーの中に導入するのが比較的容易であるからである。これら
のポリマー類はホモポリマーまたはコポリマーであってもよい。得られるポリマ
ーが実質的に結晶性を示す部分を含まないように、即ち非晶質であるように、こ
れらのモノマー類を選択するのが好適である。若干の結晶度は、所望の非線形光
学特性を損なわない限り許容され得る。一般に、このポリマーの中に有意度合で
結晶度が存在していると有効性が低下し得る。例えば、結晶度は、入射放射線の
散乱を増大させる原因になる可能性があり、これは、このような架橋ポリマー類
が用いられている何らかの光学装置の有効性を有意に低下させ得る。更に、この
架橋ポリマーの中に存在している結晶度の割合、位置および種類に応じて、SH
G (第二高調波発生)が大きく低下し得る。このポリマー試薬がコポリマーで
ある場合、このモノマー単位の全てが活性基を含んでいる必要はないが、その割
合をできるだけ高くするのが好適である。CCPDの割合が比較的高いことは非
線形光学特性が高いことの一因になることから、このように活性基の割合は高い
方が望ましい。
このポリマー試薬を作るに好適なビニル系モノマー類には、アクリル系モノマー
類およびスチレンと置換スチレン類が含まれる。特に好適なアクリル系モノマー
類はメタアクリレート類であり、これは、NLO効果の安定性にとって有利であ
ると考えられる高ガラス転移温度を有するポリマー試薬を与える。このポリマー
試薬で有効な官能基を含んでいるモノマー類には、これに限定されるものではな
いが、無水マレイン酸、塩化アクリロイル、塩化メタアクリロイル、メタアクリ
ル酸2−イソシアナトエチル、メタアクリル酸グリシジル、アクリル酸グリシジ
ル、4−イソシアナトスチレン、3−(2−イソシアナト−2−プロピル)−α
−メチルスチレン、メタアクリル酸2−ヒドロキシエチル、4−アミノスチレン
、メタアクリル酸およびメタアクリル酸3−トリメトキシシリルプロピルなどが
含まれる。好適な官能上ツマー類は、塩化アクリロイル、塩化メタアクリロイル
、メタアクリル酸2−イソシアナトエチル、メタアクリル酸グリシジル、アクリ
ル酸グリシジル、4−イソシアナトスチレンおよび3−(1−イソシアナト−2
−プロピル)−α−メチルスチレンである。官能基を含んでいないモノマー類に
は、これに限定されるものではないが、メタアクリル酸メチル、スチレン、4−
メチルスチレン、メタアクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸エチルおよびメタ
アクリル酸フェニルなどが含まれる。好適な非官能モノマー類はメタアクリル酸
メチルおよびスチレンである。
該CCPDは染料部分を含んでいる。本発明の実施で有効な染料部分が示す、L
、 T、 Cheng他、5PIE、 147巻、61−72頁(1989)
(これはここでは参照にいれられる)の中に記述されている如き通常のEFIS
11方法で測定した分子超分極率(hyperpolarizability)
(ベータ)は、約1O−30esu(静電単位)であるべきである。染料部分
はしばしばA−E−D配列で表される3つのサブユニットを有している。Aは、
シアノ、ニトロ、パーフルオロアルキルスルホニルの如き電子受容基であり、D
はアミノまたはアルコキシの如き電子供与基であり、モしてEは共役パイ結合系
を有する基である。これらの基はその染料部分の中で配列しており、その結果と
して、これは、パイ結合系を通して電子受容基に連結している電子供与基を有す
る非中心対称の分子双極子を有している。このような染料部分(れっきとした化
合物としてか、或は化合物の一部として)およびそれらの構造的要求は、本分野
の技術者によく知られている、例えば上記り、 T、 Cheng他参照。ここ
で有効なCCPDの例には、これに限定されるものではないが、4−(N−2−
ヒドロキシエチル−N−エチルアミノ)−1−(2,2−ジシアノエチニル)ベ
ンゼン、4−(N−2−ヒドロキシエチル−N−二チルアミノ)−4° −ニト
ロスチベンゼ:/ (Disperse Red 1) 、4− (2−ヒドロ
キシエトキシ)−4° −ニトロスチルベン、4−+4’ −[N−(2−メチ
ル−3−ヒドロキシプロピル)−N−メチル〕ビフェニリル) (ヘプタ−フル
オロプロピル)スルホン、 [4−(2−ヒドロキシメチル−1−ピロリジニル
)−フェニル](トリデカフルオロへキシル)スルホン、3−ニトロフェニルイ
ソシアネート、4−イソシアナト安息香酸エチルおよび4−ジシアノメチレン−
2−メチル−6−[4−(N−2−ヒドロキシエチル−N−エチルアミノ)−a
−スチリル] −4H−ピランなどが含まれる。
この混合物の2つの成分、即ちPPとCCPDを、通常の手段で混合、例えば撹
拌で2つの液体を混合するか、1つの固体を液体の中に溶解させてもよい。必要
ならば熱を用いて混合を行うことも可能であるが、しかしながら、均一な混合物
(溶液)が得られそして本質的に最終的な部品形状が得られるまでは、あまり反
応が生じないように注意を払う必要がある。この活性基と反応性基、およびそれ
らが一部となっている分子を選択することによっ−C1この反応性を調整するこ
とができる。反応が遅い場合この反応に適した触媒を添加することも可能である
が、但し、これがその得られる非線形光学要素の特性に実質的な影響を与えない
ことを条件とする。種々の活性基および反応性基のための上記触媒は本分野の技
術者によ(知られており、そしてこれらには、上に挙げたものが含まれ、そして
その化学反応もまた本分野の技術者によく知られている。
ここに記述する混合物を用いて、所望の特性を示す非線形光学要素を生じる偏い
整列の中にその染料部分の実質的部分が存在している非線形光学要素を作り出す
。該櫛型ポリマーを生じさせる反応を行うのと同時か或はその後、電界をかける
(ポーリング(poling) )ことができる。
この混合物または櫛型ポリマー内の染料部分が有意な分子移動性を示す場合、上
記を行うべきである。この混合物または櫛型ポリマーがガラス物である場合、こ
の地点はしばしば、ガラス転移温度(Tg)付近であるか或はそれ以上である。
従って、この非線形光学要素のポーリングをTg付近か或はTg以上の温度で行
うのが好適である。この非線形光学要素がTg未満の温度にまで冷却されてこの
染料部分の整列が「ロックイン」されるまで、その電界をかけ続けるのも好適で
ある。
言葉「本質的に最終的な形状」は、ここでは、該櫛型ポリマーを生じる実質的な
反応が起こる時点の非線形光学要素がそれのおおよそ最終形状にあることを意味
している。この形状は有効な如何なる形状であってもよ(、非線形光学装置で有
効な形状、例えばフィルムであるのが好適である。この反応を行っている間、こ
の要素の寸法に若干の変化が生じ得ることは、本分野の技術者に理解されるであ
ろう。加うるに、この非線形光学要素を生じさせた後、これを機械的にパリ取り
するか或は成形してもよい。即ち、これらのポリマー分子を互いに関して本質的
に移動させてその形状を変化させることはないが、この部品、例えばフィルムの
パリ取りを行うか、或は切断していくつかの要素を生じさせることは可能である
。これらの要素を研磨するか或は磨くなどして、それらの最終構造を達成するこ
とも可能である。この櫛型ポリマーを生じる反応と同時、即ち側鎖を含んでいる
染料をその多官能ポリマーに結合させている間、反応基を2個以上含んでいるが
染料部分を含んでいない分子(架橋剤)を用いてこのポリマーを架橋させること
ができる。この非線形光学要素内のポリマーを更に堅くして、ポーリングを行っ
た後に染料部分が動くことによるSHGシグナル損失に対する感受性を低くする
には、架橋を行うのが望ましい可能性がある。この架橋剤と該多官能ポリマーと
の反応は、該活性基と反応性基の反応に関して上述したのと同様な様式で調節さ
れ得る。この架橋剤に好適な反応性基は、該染料含有化合物に関するのと同様で
ある。イソシアネート活性基を含んでいるポリマー類に好適な架橋剤は、8個以
下の炭素原子を含んでいるジオール類であり、特に好適なジオール類は、エチレ
ングリコール、1.3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオールおよび1.
4−ブタンジオールである。
通常、2つの方法、即ちコロナポーリングまたは電極ポーリングの1つを用いて
、ポーリング用電界を作り出す。
電極ポーリングでは、近くに位置している2つの電極の間に電界を作り出す。所
望のサンプル構造に応じて、これらの電極は、薄フィルムの平面(この場合、こ
の電界は主にそのサンプル表面に平行である)にあるか、或はこのサンプルの上
または下にある平面(この場合、この電界はそのサンプル表面に垂直である)に
あってもよい。後者の配置は、大きな面積に渡って高い電界を生じさせる利点を
有しているが、その電極が透明であること(透過したSHG光を測定する目的で
のみ透明性が必要とされている)と、入力ビームに対してこのサンプルを傾ける
ことが必要であると言った、周波数を2倍にすることに関する欠点を有している
。この後者の必要性は、基本ビームの電界成分がそのポーリング方向に平行であ
り得るようにする目的で要求されている。
電極ポーリングは、特に、その薄フィルムの品質および特徴が最も効果的に活用
されていない多数の新規材料を調査しようとする場合、いくつかの欠点を有して
いる。伴う電界が高いことから、それらの電極の所で電気化学が生じ、その結果
として、材料特性の変化が生じ得る。また、顕微鏡的欠陥があると、欠陥のない
フィルムが耐え得るよりも数倍小さい電位で、電気的破壊がもたらされ得る。こ
のような破壊は、典型的には、サンプルを壊してしまう、と言うのは、これらの
電極上に含まれている電荷全体がそのサンプルの小さい表面を通って流れること
が原因で、このサンプルに熱的損傷を与えるばかりてなくその電極にも損傷を与
えるからである。
コロナポーリングは上記欠点を回避するものである。コロナ放電を用い、導電性
を示す基質の上にコートされている薄フイルムサンプルの上に電荷を付着させる
ことによって、電界を作り出す。コロナポーリングでは、高電圧の電極を用いる
必要がない。電荷を欠陥に運ぶ導電性を示す電極が存在していないことから、導
電性を示す点欠陥を有することに関連したカタストロピー的損傷もまたなくなる
。しかしながら、この技術は、透明な(透過したSHG光を測定する目的でのみ
透明性が必要とされている)電極が必要であると共にサンプルを傾けることが必
要であると言った制限を有している。加うるに、コロナ放電は電流制限源である
ことから、サンプル導電性が中間的でも、生じ得る最大電界が低下する原因とな
る。コロナポーリングに関する考察に関しては、例えばに、 D。
Singer他著[コロナポーリングしたポリマーフィルムにおける電気光半相
変調および光学第二高調波発生」、^pp1. Phys、 Lett、 53
(19)、1800−1802頁(1988)参照。
非線形光学要素の好適な形態はフィルムである。スピンコーティング、例えば通
常、回転している平らな基質の中心上に混合物の溶液を付着させることでこの溶
液をその基質上に広がらせ、そしてこの溶媒を蒸発させることでこの混合物をフ
ィルムの形態で残した後、このスピンコードしたフィルムを反応させることによ
って、非線形光学フィルムを製造することができる。
本発明の非線形光学要素は、非線形光学活性分子を高濃度で有しており、大きな
表面を有する薄フィルムを生じさせることが可能であると共に、配向安定性が高
いことから、特に有効であると考えられる。好適なフィルム厚は用途に従って変
化し得る。典型的なフィルム厚は0.5pm−2μmの範囲内である。
同様に、他の形態で非線形光学要素を得ることができる(例えば、本分野で知ら
れている単一結晶に関する通常技術を用いてポリマーの固体状ブロックを成形す
ることで、電気光学変調器または周波数変換装置を生じさせることができる)と
共に、ポーリングを行った他の形態のポリマー類も本発明に包含される。
本発明の非線形光学要素は、電磁放射線を変換する(例えばこの放射線の周波数
および/または分極を変化させることによる)。一般に、この非線形光学要素を
用い、これを光学装置の中に含ませることにより、電磁放射線の変換を行う。非
線形光学要素を用いて電磁放射線を変換する装置は、米国特許番号4.909.
964に記述されている。本発明は上記装置の中で用いられ得る。
米国特許番号4.909.964の中に記述されている通常の非線形光学装置に
は、電磁放射線の少なくとも1つの入射ビームを要素の中に向かわせる手段が含
まれている。この要素は非線形光学特性を有していることから、この要素から出
て来る電磁放射線は、何らかの放射線入射ビームが有する周波数とは異なる少な
くとも1種の周波数を含んでいる。この異なる周波数は、電磁放射線が有する1
つの入射ビームの周波数を偶数倍したものである。
好適には、その出て来る、異なる周波数を有する放射線は、2倍(二次)(SH
G)である。好適には、この電磁放射線は、数多くの通常レーザー、例えばNd
−YAG、ラマンンフトしたNd−YAG、Nd−YLFまたはNd−ガラス、
半導体ダイオード、Er−ガラス、Ti−サファイア、染料、およびArまたは
Krイオンの1つから出て来る放射線であるか、或は非線形過程で他の周波数に
シフトさせた放射線である。例えば、Nd−YAGレーザーから出て来る1、0
61+の波長を有する偏光を、この光学路に沿ってその光学要素の上に投射する
。レンズを用いて焦点を合わせることで、その光をその光学要素に向ける。この
光学要素から出て来る光の照準合わせを同様なレンズで行った後、これを、波長
が鉤 53μの光は通過させるが、波長が1.06μの光は除去するように適合
させたフィルターに通す。
米国特許番号4.909.964 (ここでは参照にいれられる)の中に記述さ
れている如き1つの通常の電気光学変調器には、干渉ビームを光学要素に向ける
手段、そしてこのビームの透過特性を変える方向でこの要素に電界をかける手段
が備わっている。例えば、光学要素が備わっている電気光学変調器の中には、1
対の電極がこの要素の上表面と下表面に取り付けられており、これを横切って、
変調用電界を通常の電圧源がらがける。2つの偏波器の間にこの光学要素を置く
。光ビーム(例えばNd−YAGレーザーから出て来る)を偏波器で偏光さ也そ
の光学要素の上に焦点を当て、そこを通して伝播させた後、電界による変調を受
けさせる。この変調させた光ビームを、検光子偏波器を通して導き出す。この光
学要素を通過する直線偏光した光は、そのがけられた変調用電圧の作用によって
、楕円的に偏光する。この検光子偏波器が再び、その偏光を線形にする。この変
調用電圧をかけると、この光学要素の複屈折が変化し、その結果として、そのビ
ームに加えられている楕円率が変化する。
次に、ブロックされていない偏光方向の上に投射される楕円偏光している光の多
少に応じて、この検光子偏波器を通過する光ビーム画分の大小が生じる。
本発明のポーリングを行ったポリマー類を用いて作成した光学要素は、それらが
示す非線形特性を利用した上記および池の装置、例えば電気光学効果が用いられ
ている装置などで有効性を示すことも、更に、本分野の技術者に明らかであろう
。
実施例および実験で下記の省略形を用いる。
EtOH−エタノール
IOEM −メタアクリル酸2−イソシアナトエチルIC3−4−イソシアナト
スチレン
MMA −メタアクリル酸メチル
mR−モル比
Mw −ピークの平均分子量
NLO−非線形光学
SHG −第二高調波発生
THF −テトラヒドロフラン。
これらの実施例におけるポーリング装置は、サンプルの垂線がビーム方向に対し
て45°になるように構築したサンプルホルダーから成っている。このサンプル
の垂線とビームによって限定される平面の中に電気ベクトルを存在させるように
、レーザービームを偏光させる。このサンプルの如何なる部分の温度も室温から
200℃の範囲の温度内に維持され得るように、サンプルホルダーの中にヒータ
ーを組み込む。乾式複写コピー機からの標準的コロナ充電ユニットをそのサンプ
ルの上に位置させることで、電界をかける。適当な穴をそのサンプルホルダーと
該コロナ充電ユニ、トの中に開けることで、基本ビームと共に如何なる第二高調
波光もそのサンプルを通過させて検出できるようにする。
下記の実施例のいくつかにおいて、極性を示す染料部分と1個の反応性基を含ん
でいる特定化合物(以下rNLo染料」)を用いる。これらの表示を以下に示し
、そして上記表示を実施例および実験の中で用いる。
衷!1
訪ニアクリル酸グリシジルおよびメタアクリル酸グリシジルのホモポリマー類の
製造
磁気撹拌機が含まれていると共に還流コンデンサ、温度計および窒素バブラーが
備わっている100mLの丸底フラスコの中に、Vazo−64Ca 。
ao−アゾビス(イソブチロニトリル))開始剤を0.05g、新しく蒸留しナ
トリウムで乾燥したTHFを40mL、そしてアクリル酸グリシジルまたはメタ
アクリル酸グリシジルのどちらかを10mL入れた。
次に、均一な温度調節を維持する目的でオイルバスを用い、この急速撹拌してい
る溶液を55℃に48時間加熱した。冷却後、このポリマー生成物を、窒素でフ
ラッシュ洗浄した60mLの血清用ボトルに移し、密封した後、使用準備ができ
るまで貯蔵した。実施例の中に記述する如き導電性基質の上にスピンコーティン
グする直前に、正の窒素圧力下、シリンジを用いてサンプルを取り出して、反応
性NLO活性染料が入っている溶液に加えた。ボトルを再び窒素下で密封するこ
とで、無水の不活性雰囲気を維持した。
mf’F−B:ポリヒドロキンスチレンの製造この材料はPo1yscienc
es、 Inc、 (Stack #6527.18979.18980)がら
商業的に入手可能である。
夏作c、ポリイソンアナトスチレンおよびスチレン−イソシアナトスチレン(S
−IC5)コポリマーの製造
還流コンデンサ、窒素と試薬ガスの通過を監視するためのバブラー、機械的撹拌
機および気体添加用チューブが備わっている3つ口丸底7−7スコの中に、モレ
キュラーシーブ上で予め乾燥したトルエン、スチレン、およびp−アミノスチレ
ンを、表l−C−1に記述する量で入れた。次に、この反応槽から発生するガス
の割合と仕込み率とを比較することによって明らかとなるように、この混合物が
飽和されるまで、塩化水素ガスを上記混合物の中に撹拌しながら通した。濃水酸
化ナトリウムを用いて排出ガスを捕捉した。HCIを添加している間にこの反応
温度は90℃にまで一ヒ昇し、そして塩酸p−アミノスチレンの固体分散液が生
じた。
飽和に到達するまでの時間は約20分であったが、ガス添加を1時間継続した。
調節さねているオイルバスを用いて温度を90℃に維持した。
段階2
段階1が完了した時点で、その仕込みガスをHCIからホスゲンに移した。塩酸
アミノスチレンからp−イソシアナトスチレンへの変換が完結するまで、その反
応性ガスを上記反応槽の中に通した。この完結は、不溶な塩酸p−アミノスチレ
ン塩が消失したこと、透明な反応媒体が生じたこと、そして仕込みガスと排出ガ
スの間の流量差から明らかであった。透明になるまでの時間は約1時間であった
。ホスゲンの添加を2時間継続した。
段階3
この反応が完結した時点て、この生成物混合物を70℃にまで冷却しり後、60
分間窒素バーンすることで、溶解している未反応ガスを除去した。次に、0.]
、gのVazo−64(a、a’ −アゾビス(イソブチロニトリル))開始剤
を加え、そしてこの反応性を示すポリマー生成物の単離を行うまで、重合を一晩
進行させた。
段階4
このポリマーを乾燥ヘキサン中で沈澱させ、デカンテーションを行い、追加的ヘ
キサンで洗浄し、デカンテーションを行った後、乾燥THFO中に溶解させた。
この得られる混合物を最終的に遠心分離することにより、残存している不溶塩類
と不純物を除去した後、貯蔵する目的で、窒素でフラッシュ洗浄した血清用ボト
ルに移した。分析データを表1−Cスチレンーイソシアナトスチレンポリマー類
に関する試薬、反応パラメーターおよび分析データ
サンプル番号 C−I C−2C−3
組成(S−I C3) 0−1 0.87−1 1.75−1(理論値)
スチレン(g)[モル] 0.0 10.0 20.0[0,0] [0,09
6] [0,192]p−アミノスチレン(g)[モル] 10.0 10.0
10.0[0,084] [0,084] [0,084]トルエン(mL)
100 100 200Mw(平均)3550 16450 11550元素
分析(T/A)
炭素 74.47/74.0281.93/81.2484.95/83.50
水素 4.8615.01 6.06/6.29 6.56/6.51窒素 9
.65/8.92 5.62/4.78 3.96/4.011組成S−IC3
) 0−1 1.12−1 1.69−1(C,H,Nで事実)
操作D:メタアクリル酸イソシアナトエチルのホモポリマー類およびメタアクリ
ル酸メチルとのコポリマー類の製造真空乾燥した1組の33mL血清用ボトルの
中に、0.05gのVaz。
−52(a、a’ −アゾビス(a、g−ジメチルバレロニトリル))開始剤、
適当量の新しく蒸留してナトリウム乾燥したTHF (テトラヒドロフラン)お
よび表1−D−1に示す新しく精製したモノマー類の混合物を入れた。これらの
ボトルを乾燥窒素でフラッシュ洗浄し、密封した後、50℃の超音波浴の中に4
8時間入れた。この浴から取り出した後、これらのサンプルを使用準備ができる
まで密封ボトルの中に貯蔵した。実施例の中に記述する如き導電性基質の上にス
ピンコーティングする直前に、正の窒素圧力下、ンリンジを用いてサンプルを取
り出して、反応性NLO活性染料が入っている溶液に導入した。ボトルを再び乾
燥窒素下で密封することで、無水の不活性雰囲気を維持した。メタアクリル酸イ
ソシアナトエチルは蒸留で精製したものであった。メタアクリル酸メチルは塩基
性アルミナを通すことで精製したものであった。
Di I+IA 9 2.559 2.711 0.0256 27 23,0
00工C団 1 0.440 0.4262 0.0028D2 島 4 2.
162 2.290 0.0216 27 25,300工CEMユ0,837
0.11100.0054D3 冷込 2 1.690 1.790 0.01
69 27 25,30OXC団 1 1.309 1.266 0.0084
D4 1”LA 1 1.176 ユ、246 0.0118 27 18.9
00IC団 1 1.1123 1j63 0.0118DS IC団 1 3
.0 2.901 0.C1193274,900文献に従ってこの化合物を製
造した。Peters、 A、 T、およびfild、 MS、、 J、 So
c、 Dyers Co1our、 93巻、126頁(1977)。
NLO染料すの製造・
Disperse Red−1は、^1drich Chemical Com
pany、 Inc、 (Stack # 21574−0)から商業的に入手
可能であった。
NLO染料Cの製造・
Clement、 R,^0、Tam、 Wおよびfang、 Y、、米国特許
番号: 4966730 (1990年10月30日)に従ってこの化合物を製
造した。
2mLのジオキサンの中に入っている0、506g (2,22ミリモル)の4
−ブOモア x ニル−N (CHsC(0))(CH3)に、2mLのジオキ
サンの中に入っている50mgのPd (PPh3)4を加えた。
この混合物を10分間撹拌した後、2mLのジオキサンの中に入っている1、0
50g (2,22ミリモル)の4−トリメチルスタニルフェニル−80203
F7を加えた。この混、合物を3日間還流させ、溶媒を除去した後、この残渣を
、50%Et、OAC/ヘキサンを用い、シリカゲル使用クロマトグラフィーに
かけた。このようにして、所望の生成物が淡黄色固体として0.797g (1
,74ミリモル、78.5%)得られた。元素分析C+ e HI 4 F ?
0 、S Nに関する計算値:C:41.27;H:3.09+測定値:C,
47,09;14:3.26.’HNMR(CI)zCI 2) : 8. 2
(m、2H) 、7.95 (m、2H) 、7.77 (m、2H) 、7
.4 (m、2H) 、3.4 (s、3H) 、1.95上で得られる生成物
の0.400g (0,875ミリモル)に、3mLのEtOHと3mLの!H
C1を加えた。この混合物を一晩還流させた。この冷却した混合物にCH,CI
2を5−5−1O加えた後、この混合物を2.0MのNaOH溶液で中和してp
Hを約7にした。この水層を3x20mLのCH2Cl2で抽出した。この有機
層をN a 2 S O4上で乾燥した後、溶媒を除去することにより、所望の
生成物が淡黄色固体として0.239g (0,70ミリモル、81%)得られ
た。元素分析C+sH+zNOzFiSに関する計算値・C・46.27;H:
2.91;測定値 C:45.98:H・272゜If(NMR(CD2C]2
)・8.05(m、2H) 、7.9 (m、2H) 、7.6 (m、2H)
、6゜8 (m、2H)、3.0 (s、3H)、1.6 (幅広s、IH)
。
(IOC(CH3)(H)CH2(Is)N−ビア 、=71zsOzCsFt
(r)製造:
上で得られる生成物の0.283g (0,681ミリモル)に、4mLのE
t OI−(ど0.95mL (13,6ミリモル)のブロビレンオギザイドを
加えた。この混合物を80℃′T′5日間加熱した。この生成物を濾過し、少量
のEtOHで洗浄することにより、ての生成物が黄色固体として0.196g得
られた。この濾液がら溶媒を除去することにより更に生成物が105mg得られ
t、゛(全収量31.1mg、 0. 64ミリモル、93%) 。’HNMR
(CD2Cl 2) : 8. 1. (m、2H)、7.9(m、2H) 、
7.6 (m、2H) 、6.9 (m、2H) 、4.2 (m。
IH) 、3.4 (d、J=6Hz、2H) 、3.1 (s、3H)、1゜
9 (d、J=3.5Hz、]、H) 、]、、3 (d、J=61−(z、3
H)。
NLO染料eの製造:
4mLのDMSOの中に入っている0、52g (1,09ミリモル)の4−フ
ルオロフェニル−8OZC8F+3および0. 1.10g (1,09ミリモ
ル)の(S) −(+)−2−ピロリジン−メタノールに、0.159 (1,
15ミリモル)のK 2 CO3を加えた。この混合物を50℃で4日間加熱し
た。この混合物に約25mLの水を加えた。生じて来たペーストから溶媒をデカ
ンテーションで除去した後、このペーストをCH□C1,の中に溶解させて、N
a 2 S 04上で乾燥した。溶媒を除去することにより、所望の生成物が
淡黄色油状物として0. 385g (0゜71ミリモル、65%)得られた。
’HNMR(CD2CI 2) : 7. 8(m、2H) 、6.8 (m、
2H) 、4.1 (m、IH)、3.7 (dd、IH)、3.65 (dd
、IH) 、3.58 (m、IH)、3.37 (m、IH) 、2.1 (
m、4H) 、1.78 (t、II])。
NLO染料fの製造
3−ニトロフェニルイソシアネートは、Aldrich Chemical C
ompany。
Inc、 (Stack # 26.941−7)から商業的に入手可能である
。
NLO染料gの製造:
この化合物は、J、 Bourson他、0ptics Comm、、722巻
、367−370頁(1989)およびJ、 BoursonおよびB、 Va
leurSJ、 Phys、 Chem、、93巻、3871−3876頁(1
989)の中に報告されているのと同様な方法を用いることで製造可能である。
NLO染料りの製造・
4−イソシアナト安息香酸エチルは、Aldrich Chemical Co
mpany、 Inc、 (Stack # 15.934−4)から商業的に
入手可能である。
10mLのエタノールの中に入っている4、50g (0,0248ミリモル)
の4−二トロフェニル酢酸に、10ミリモルのEtOHの中に入っている4、8
0g (0,0248ミリモル)の4−(ジエチルアミノ)サリチルアルデヒド
を加えた。この混合物に、5mLのEtOHの中に入っている5mLのビベリン
ンを加えた。この暗褐色混合物を2日間還流させた。ロータリーエバポレーター
を用い35°Cて溶媒を除去した後、この残渣を、CH2C1mを用いてシリカ
ゲルに通した。この溶媒を除去した後、その残渣を、シリカゲル使用フラッシュ
クロマトグラフィーにかけ、CH2Cl2で溶離させた。このようにして所望生
成物が2゜049g (6,55ミリモル、26%)得られた。コノ材料+;L
CH,C1、/ヘキサジから再結晶され得る。元素分析CI@H2゜N、03に
関するuJIJii:C:69.21;H:6.45;測定値:C:59,26
;H:6.21゜’HNMR(CD2C]2): 8.14 Cd、J=8.9
82.2H)、7.59 (d、J=8.9Hz、2H)、7.51 (d、J
=16.33Hz、IH) 、7.41 (d、J=8.8Hz、IH)、6.
99 (d、J=16.33Hz、IH) 、6.33 (dd、J=2゜5H
z、IH) 、6.06 (d、J=2.5Hz、IH) 、5.1 (s。
LH)、3.36 (Q、J=7.08Hz、4H)、1.17 (tSJ=7
.08Hz、6H)。
1.3mL(7)THFの中に入ッテいる0、06g (0,191ミ’J(−
ル) (7) N L O染料B l:、THF中10%のポリ?−C−1溶液
ヲ0. 89mL (0,573ミリモルのNGO)加えた。この得られる溶液
を、インジウム錫オキサイドがコートされているガラス製スライドの上にスピン
コードした。この得られるフィルムを真空オーブン中50”Cで60分間、12
0°Cて60分間そして150℃で60分間加熱した。ポーリングを行うに先立
って、このサンプルを150℃で更に8時間加熱した。
生じる第二高調波シグナルを監視しながらこのサンプルのポーリングを行うこと
が可能なように、このサンプルをポーリング装置の中に入れた。電界をかけて1
0分以内に、このポーリング過程の間に観察される最大値の約30%に等しいS
HGシグナルを観察した。次に、約り℃/分の加熱速度でこのサンプルを105
℃にまで加熱した。約90℃の所で、温度を上昇させるにつれてこのシグナルが
低(なることが観察され、はとんど元の室温値にまで降下した。このサンプルを
105℃に40分間維持し、この期間の間にこのソゲナルレベルが2倍上昇する
ことが観察された。次に、このサンプルを急速に室温にまで冷却し、この時点で
電界を取り除いた。この電界を取り除いて5分以内に、SHGシグナルはそれの
出発値の65%にまで低下した。2日後、このサンプルを150℃に3時間加熱
することによって、このサンプルのデポ−リングを行った(depoled)。
次に、上に記述した様式で再びこれのポーリングを行った。電界をかけると10
分以内に、このポーリング過程の間に観察される最大値の約30%に等しいSH
Gシグナルが観察された。この期間、即ち加熱段階の間、105℃に到達するま
で有意なシグナル損失は全くなかった。このサンプルを室温にまで冷却しそして
電界を取り除いた後5分以内に、SHGシグナルはそれの出発値の70%にまで
低下した。
このリラクゼーション(relaxation)過程を促進する目的で、室温で
初期測定を行った後、このサンプルを、80℃に維持されている真空オーブンの
中に入れ、そして次のSHGシグナル測定を行った時点でのみこのオーブンから
取り出した。次の12日間の間に、このSHGシグナルはこの値の20%にまで
低下した。次の34日の間、追加的低下は全く記録されなかった。
0.15mL+7)THF(7)中に入ってl+’る0、030g (0,12
4ミリモル)のNLO染料aに、THFHF中筋0%リメタアクリル酸イソシア
ナトエチル(ポリマーD−5)溶液を領 19mL (0,124ミリモルのN
GO)加えた。この得られる溶液を、インジウム錫オキサイドがコートされてい
るガラス製スライドの上にスピンコードした。この得られるフィルムを真空オー
ブン中50°Cで60分間、そして120℃で5時間加熱した。
生じる第二高調波シグナルを監視しながらこのサンプルのポーリングを行うこと
が可能なように、このサンプルをポーリング装置の中に入れた。電界をかけて1
0分以内に、このポーリング過程の間に観察される最大値の約10%に等しいS
HGシグナルを観察した。次に、約り℃/分の加熱速度でこのサンプルを100
℃にまで加熱した。100℃の所で、このSHGシグナルが低くなることが観察
されたが、これは恐らくは、イオン導電効果によるものであろう。このサンプル
を急速に室温にまで冷却し、この期間の間に、このシグナルはそれの最大値の約
50%にまで戻ることが観察された。この電界を室温で取り除き、そしてSHG
シグナルを監視した次の27日の間、このSHGシグナルは本質的に一定のまま
であることが観察された。
実施例3
0.2mLのTHFの中に入っている0、020g (0,042ミリモル)の
NLO染料dに、THFHF中筋0%リメタアクリル酸イソシアナトエチル(ポ
リ?−D−5)溶液を0.065mL (0,042ミリモルのNGO)加えた
。この得られる溶液を、インジウム錫オキサイドがコートされているガラス製ス
ライドの上にスピンコードした。この得られるフィルムを室温で一晩真空乾燥し
た。
生じる第二高調波シグナルを監視しながらこのサンプルのポーリングを行うこと
が可能なように、このサンプルをポーリング装置の中に入れた。電界をかけて1
0分以内に、このポーリング過程の間に観察される最大値の約50%に等しいS
HGシグナルを観察した。次に、1.8℃/分の加熱速度でこのサンプルを50
℃にまで加熱した。この加熱サイクルの間に、このSHGシグナルが低下し始め
ることが観察された。このフィルムを50℃に約15分間維持し、この期間の間
に、このSHGシグナルが上昇することが観察されたが、これは恐らくは、この
サンプルが硬化するにつれてイオン導電性が低下することによるものであろう。
次に、このフィルムを連続的に55°Cと75℃に加熱したが、この期間でも同
様な一連の事項が生じた。このサンプルを75℃に45分間維持した後、このフ
ィルムを急速に室温まで冷却したが、この期間の間に、このSHGシグナルはそ
れの最大値に到達した。この電界を取り除いて5分以内に、このSHGシグナル
はそれの出発値の10%にまで低下した。
0.2mLのTHFの中に入っている0、030g (0,055ミリモル)の
NLO染料eに、THFHF中筋0%タアクリル酸イソシアナトエチルとメタア
クリル酸メチルのコポリマー(1:1の比率)(ポリ?−D−4)溶液を0.1
5mL (0,062ミリモルのNGO)加えた。この得られる溶液を、インジ
ウム錫オキサイドがコートされているガラス製スライドの上にスピンコードした
。この得られるフィルムを室温で一晩真空乾燥した。上で得られる混合物をまた
、KBrディスク上にもスピンコードした後、この反応をIRで追跡した(22
80 cm−’の−NGO帯)。170℃に15分間加熱した後、この−NGO
帯の強度は49%低下した。
生じる第二高調波シグナルを監視しながらこのサンプルのポーリングを行うこと
が可能なように、このサンプルをポーリング装置の中に入れた。電界をかけて1
0分以内に、このポーリング過程の間に観察される最大値の約100%に等しい
SHGシグナルを観察した。次に、1,5℃/分の加熱速度でこのサンプルを1
80℃にまで加熱した。このサンプルを加熱すると、このSHGシグナルは加熱
している間低下すること・ が観察され、そしてこれは、50.70.80.9
0および160℃で短い10分の休止を行っている間上昇することが観察された
。90℃以上における加熱サイクル中のシグナル低下度合は、休止中の上昇度合
よりも大きかった。このサンプルを160℃に20分間維持した後、このフィル
ムを急速に室温まで冷却した。この電界を取り除いた後の次の60日に渡り、こ
のSHGシグナルは0. 5%/日の割合で低下した。
領 Q5mLのTHFの中に入っている0、025g (0,080ミリモル)
のNLO染料すに、THF中10%のスチレン−インシアナトスチレンのコポリ
マー(2:1の比率)(ポリマーC−3)溶液を0゜35mL (0,099ミ
リモルのNGO)加えた。この得られる溶液を、インジウム錫オキサイドがコー
トされているガラス製スライドの上にスピンコードした。この得られるフィルム
を50℃で一晩、そして120℃で30分間および150℃で30分間真空乾燥
した。上で得られる混合物をまた、KBrディスク上にもスピンコードした後、
この反応をIRで追跡した。2260cm−Iのイソシアネート強度は、このフ
ィルムを150℃で15分間加熱した後、96%低下した。
生じる第二高調波シグナルを監視しながらこのサンプルのポーリングを行うこと
が可能なように、このサンプルをポーリング装置の中に入れた。電界をかけて1
0分以内に、このポーリング過程の間に観察される最大値の約15%に等しいS
HGシグナルを観察した。次に、約り℃/分の加熱速度でこのサンプルを100
℃にまで加熱した。このサンプルを100℃に約1時間維持した。次に、このサ
ンプルを急速に室温まで冷却した。この電界を取り除いた後、最初の10分間、
このSHGシグナルはそれの前の値の約60%にまで低下することが観察された
。次の20日間の間に、このSHGシグナルは4,3%/日の割合で低下した。
0.2mLのTHFQ中に入っている0、040g (0,127ミリモル)の
NLO染料すに、THF中13.37%のスチレン−イソシアナトスチレンのコ
ポリマー(1,1の比率)(ポリマーC−2)溶液を0.30mL (0,15
9ミリモルのNGO)加えた。この得られる溶液を、インジウム錫オキサイドが
コートされているガラス製スライドの上にスピンコードした。この得られるフィ
ルムを50℃で一晩、そして120℃で30分間および150℃で30分間真空
乾燥した。この混合物をまた、KBrディスク上にもスピンコードした後、この
反応をIRで追跡した。2275cm−Iの−NGO強度は、120℃で15分
間加熱した後、89%低下した。
生じる第二高調波シグナルを監視しながらこのサンプルのポーリングを行うこと
が可能なように、このサンプルをポーリング装置の中に入れた。電界をかけて1
0分以内に、このポーリング過程の間に観察される最大値の約13%に等しいS
HGシグナルを観察した。次に、約り℃/分の加熱速度でこのサンプルを100
℃にまで加熱した。このサンプルを100℃に約15分間維持した。これを次に
115℃に10分間加熱した。次に、このサンプルを急速に室温まで冷却した。
この電界を取り除いた後、最初の5分間、このSHGシグナルはそれの前の値の
約70%にまで低下することが観察された。次の20日間の間に、このSHGシ
グナルは3.1%/日の割合で低下した。
0.25mLのTHFの中に入っている0、020g (0,0ロアミリモル)
のNLO染料Cに、THF中10%のポリメタアクリル酸イソシアナトエチル(
ポリ?−D−5)溶液を0.17mL (0,111ミリモルのNGO)加えた
。この得られる溶液を、インジウム錫オキサイドがコートされているガラス製ス
ライドの上にスピンコードした。この得られるフィルムを室温で一晩真空乾燥し
た。上で得られる混合物をまた、KBrディスク上にもスピンコードした後、こ
の反応をIRで追跡した。2280crrr’の−NGO強度は、170℃テ1
時間加! シタ後、45%低下した。このことは、この染料の75%がそのポ
リマーと反応したことを示している。
生じる第二高調波シグナルを監視しながらこのサンプルのポーリングを行うこと
が可能なように、このサンプルをポーリング装置の中に入れた。電界をかけて1
0分以内に、このポーリング−A稈の間に観察される最大値の約11%に等しい
SHGシグナルを観察した。次に、約り℃/分の加熱速度でこのサンプルを80
℃にまで加熱した。これを次に1゜0℃/分の平均速度で100℃にまで加熱し
た。次に、このサンプルを急速に室温まで冷却した。この電界を取り除いた後、
最初の5分間、このSHGシグナルはそれの前の値の約55%にまで低下するこ
とが観察された。次の22日間の間に、このSHGシグナルは3.6%/日の割
合で低下した。
0.3mLのTHFの中に入っている0、030g (0,157ミリモル)の
NLO染料りに、0.019g (0,157ミリモルのOH)のポリ(p−ビ
ニルフェノール)(分子量は9,000−11,000であり、Po1ysci
encesから入手)を加えた。この得られる溶液を、インジウム錫オキサイド
がコートされているガラス製スライドの上にスピンコードした。この得られるフ
ィルムを室温で一晩真空乾燥した。
生じる第二高調波シグナルを監視しながらこのサンプルのポーリングを行うこと
が可能なように、このサンプルをポーリング装置の中に入れた。電界をかけて1
0分以内に、このポーリング過程の間に観察される最大値の約65%に等しいS
HGシグナルを観察した。次に、約1.3℃/分の加熱速度でこのサンプルを8
0℃にまで加熱した。このフィルムを80℃で約20分間維持し、そしてこの期
間の間に、このSHGシグナルは、最大値の約25%の値にまで低下することが
観察された。このフィルムを急速に室温まで冷却した。この電界を取り除いて5
分以内に、このSHGシグナルはそれの出発値の50%にまで低下した。
0.35mLのTHFの中に入っている0、030g (0,183ミリモル)
の3−二トロフェニルイソシアネート(NLO染料f)に、0゜022g (0
,183ミリモルのOH)のポリ(p−ビニルフェノール)(分子量は9,00
0−11,000であり、Po1ysciencesから入手)を加えた。この
得られる溶液を、インジウム錫オキサイドがコートされているガラス製スライド
の上にスピンコードした。この得られるフィルムを室温で一晩真空乾燥した。
生じる第二高調波シグナルを監視しながらこのサンプルのポーリングを行うこと
が可能なように、このサンプルをポーリング装置の中に入れた。電界をかけて1
0分以内に、このポーリング過程の間に観察される最大値の約100%に等しい
SHGシグナルを観察した。次に、約1゜9℃/分の加熱速度でこのサンプルを
100℃にまで加熱した。これを100℃で20分間維持した後、急速に室温ま
で冷却した。この電界を取り除いて最初の5分間で、このSHGシグナルはそれ
の前の値の約55%にまで低下することが観察された。次の22日間の間に、こ
のSHGシグナルは1.6%/日の割合で低下した。
実施例10
Q、3mLのTHFの中に入っている0、015g (0,043ミリモル)の
NLO染料gに、THFHF中10%リメタアクリル酸イソシアナトエチル(ポ
リ?−D−5)溶液を0.22mL (0,144ミリモルのNGO)加えた。
この得られる溶液を、インジウム錫オキサイドがコートされているガラス製スラ
イドの上にスピンコードした。この得られるフィルムを50℃で60分間、12
0℃で30分間、そして150℃で60分間真空乾燥した。
生じる第二高調波シグナルを監視しながらこのサンプルのポーリングを行うこと
が可能なように、このサンプルをポーリング装置の中に入れた。電界をかけた後
、このサンプルを100℃にまで加熱した。これを180℃に約1時間維持した
が、この期間の間に、このSHGは、この実験を行っている間に観察される最大
値にまで一定して上昇した。次に、このサンプルを急速に室温まで冷却した。こ
の電界を取り除いた後、最初の15分間で、このSHGシグナルはそれの前の値
の約20%にまで低下することが観察された。次の44日間の間に、このSHG
シグナルは1.8%/日の割合で低下した。
0.040g (0,129ミリモル)のNLO染料iに、THFHF中10%
リメタアクリル酸イソシアナトエチル(ポリマー5−〇)溶液を0.02mL
(0,129ミリモルのNC0)加えた。この得られる溶液を、インジウム錫オ
キサイドがコートされているガラス製スライドの上にスピンコードした。この得
られるフィルムを50℃で一晩、120℃で1時間、そして150℃で1時間真
空乾燥した。
生じる第二高調波シグナルを監視しながらこのサンプルのポーリングを行うこと
が可能なように、このサンプルをポーリング装置の中に入れた。電界をかけて1
0分以内に、このポーリング過程の間に観察される最大値の約12%に等しいS
HGシグナルを観察した。約4.3℃/分の加熱速度でこのサンプルを100℃
にまで加熱した。このサンプルを100℃に約1時間維持した。次に、このサン
プルを急速に室温まで冷却した。この電界を取り除いた後、最初の10分間の間
に、このSHGシグナルはそれの前の値の約70%にまで低下することが観察さ
れた。
このリラクゼーション過程を促進する目的で、初期測定を室温で行った後、この
サンプルを、80°Cに維持されている真空オーブンの中に入れ、そして次のS
HGシグナル測定を行った時点でのみこのオーブンから取り出した。次の59日
間の間に、このSHGシグナルは0.7%/日の割合で低下した。
0.25mLのTHFの中に入っている0、040g (0,193ミリモル)
の1−(4−二トロフェニル)−ピペラジン(染料j)に、THF中20%のポ
リメタアクリル酸グリシジル溶液を0. 12mL (0゜139ミリモルのN
GO)加えた。この得られる溶液を、インジウム錫オキサイドがコートされてい
るガラス製スライドの上にスピンコードした。この得られるフィルムを50℃で
2時間、120℃で6時間、そして150℃で15時間真空乾燥した。
生じる第二高調波シグナルを監視しながらこのサンプルのポーリングを行うこと
が可能なように、このサンプルをポーリング装置の中に入れた。電界をかけて1
0分以内に、このポーリング過程の間に観察される最大値の約5%に等しいSH
Gシグナルを観察した。次に、約り℃/分の加熱速度でこのサンプルを130℃
にまで加熱した。温度が130℃に到達した後直ぐこのSHGシグナルの最大値
に到達するまで、このSHGシグナルは一定して上昇することが観察された。こ
のサンプルを130℃に約40分間維持した。次に、このサンプルを急速に室温
まで冷却した。この電界を取り除いた後、最初の5分間の間に、このSHGシグ
ナルはそれの前の値の約95%にまで低下することが観察された。このリラクゼ
ーション過程を促進する目的で、初期測定を室温で行った後、このサンプルを、
80℃に維持されている真空オーブンの中に入れ、そして次のSHGシグナル測
定を行った時点でのみこのオーブンから取り出した。次の23日間の間に、この
SHGシグナルは2.3%/日の割合で低下した。
0.3mLのTHFの中に入っている0、027g (0,086ミリモル)の
NLO染料すと0.001g (0,107ミリモル)の1.3−ブタンジオー
ルに、THF中6.5%のポリマーD−5溶液を0.24mL (0,086ミ
リモルのNGO)加えた。この得られる溶液を、インジウム錫オキサイドがコー
トされているガラス製スライドの上にスピンコードした。この得られるフィルム
を80℃で30分間、50℃で60分間、120℃で60分間、そして150℃
で60分間真空乾燥した。
生じる第二高調波シグナルを監視しながらこのサンプルのポーリングを行うこと
が可能なように、このサンプルをポーリング装置の中に入れた。電界をかけて1
0分以内に、このポーリング過程の間に観察される最大値の約20%に等しいS
HGシグナルを観察した。次に、約り℃/分の加熱速度でこのサンプルを150
℃にまで加熱した。約120℃の所で、このSHGシグナルは低下し始め、15
0℃の所でO近くにまで降下した。このサンプルを150℃に45分間保持した
。この期間の間に、このシグナルは、このサンプルを加熱する前にそれが有して
いた値に近い値にまで上昇した。次に、このサンプルを急速に室温まで冷却した
。このサンプルを冷却するにつれて、このSHGシグナルは、この実験の間に観
察される最大値にまで上昇した。この電界を取り除いた後、最初の5分間の間に
、このSHGシグナルはそれの前の値の約65%にまで低下し、そして次の日の
間に更に30%にまで低下することが観察された。このリラクゼーション過程を
促進する目的で、初期測定を室温で行、た後、このサンプルを、80℃に維持さ
れている真空オーブンの中に入れ、そして次の514Gシグナル測定を行った時
点でのみこのオーブンから取り出した。次の14日間の間に、このSHGシグナ
ルは0゜8%/日の割合で低下した。
0.3mLのTHFの中に入っている0、031g (0,123ミリモル)の
Disperse Red 1 (染料b)と0.001g (0,123ミリ
モル)の1,4−ブタンジオールに、THF中6.5%のポリマーC−1溶液を
0.28mL (0,123ミリモルのNGO)加えた。この得られる溶液を、
インジウム錫オキサイドがコートされているガラス製スライドの上にスピンコー
ドした。この得られるフィルムを50℃で60分間、120℃で60分間、そし
て150℃で60分間真空乾燥した。
生じる第二高調波シグナルを監視しながらこのサンプルのポーリングを行うこと
が可能なように、このサンプルをポーリング装置の中に入れた。電界をかけて1
0分以内に、このポーリング過程の間に観察される最大値の約15%に等しいS
HGシグナルを観察した。次に、約り℃/分の加熱速度でこのサンプルを150
℃にまで加熱した。約130℃の所で、このSHGシグナルは低下し始め、15
0℃の所で0近(にまで降下した。このサンプルを150℃に45分間保持した
。この期間の間に、このシグナルは、このポーリング過程の間に観察される最大
値の約45%にまで上昇した。次に、このサンプルを急速に室温まで冷却した。
このサンプルを冷却するにつれて、このSHGシグナルは、この実験の間に観察
される最大値にまで上昇した。この電界を取り除いた後、最初の5分間の間に、
このS HGシグナルはそれの前の値の約65%にまで低下し、そして次の日の
間に更に60%にまで低下することが観察された。このリラクゼーション過程を
促進する目的で、初期測定を室温で行った後、このサンプルを、80℃に維持さ
れている真空オーブンの中に入れ、そして次のSHGシグナル測定を行った時点
でのみこのオーブンから取り出した。次の13日間の間、このSHGシグナルは
本質的に変化しないままであった。
0.3mLのTHFの中に入っている0、028g (0,089ミリモル)
ノDisperse Red l (染料b)と0.0008g (0,11ミ
リモル)の1.3−プロパンに、THF中6.5%のポリマーD−5溶液を0.
25mL (0,111ミリモルのNGO)加えた。この得られる溶液を、イン
ジウム錫オキサイドがコートされているガラス製スライドの上にスピンコードし
た。この得られるフィルムを50℃で60分間、120℃で60分間、そして1
50℃で60分間真空乾燥した。
生じる第二高調波シグナルを監視しながらこのサンプルのポーリングを行うこと
が可能なように、このサンプルをポーリング装置の中に入れた。電界をかけて1
0分以内に、このポーリング過程の間に観察される最大値の約15%に等しいS
HGシグナルを観察した。次に、約り℃/分の加熱速度でこのサンプルを150
℃にまで加熱した。このサンプルを150℃に45分間保持した。この期間の間
に、このシグナルは、このポーリング過程の間に観察される最大値の約55%に
まで上昇した。
次に、このサンプルを急速に室温まで冷却した。このサンプルを冷却するにつれ
て、このSHGシグナルは、この実験の間に観察される最大値にまで上昇した。
この電界を取り除いた後、最初の5分間の間に、このSHGシグナルはそれの前
の値の約70%にまで低下することが観察された。このリラクゼーション過程を
促進する目的で、初期測定を室温で行った後、このサンプルを、80°Cに維持
されている真空オーブンの中に入れ、そして次のSHGシグナル測定を行った時
点でのみこのオーブンから取り出した。次の13日間の間に、このSHGシグナ
ルは2,0%/日の割合で低下した。
本発明の好適な具体例を上に記述してきたが、ここに開示した正確な構成に本発
明を制限することを意図するものでないと理解されるべきであり、そして更に、
添付請求の範囲で限定する如き本発明の範囲内に入る全ての変化に対して権利を
保有していると理解されるべきである。
補正書の写しく翻訳文)提出書 (特許次第184%の8)平成5年12月29
百、1
Claims (27)
- 1.(a)(i)活性基を含んでいる多官能ポリマーと(ii)極性を示す染料 部分および1種の反応性基を含んでいる化合物とを反応させ、 上記反応で、極性を示す染料部分を1個以上含んでいる側鎖を有するポリマーを 生じさせ、そして (b)この部品を成形する、 ことを含んでおり、 ここで、実質的な反応を生じる時点の上記多官能ポリマーと上記化合物との混合 物が本質的に成形部品の最終形状であるように、上記反応を行う前か或は本質的 に同時に上記成形を実施する、成形部品の製造方法。
- 2.外部的にかける電界に一致させて上記染料部分を整列させる追加的段階を含 んでいる請求の範囲1記載の方法。
- 3.上記整列を上記反応と同時に行う請求の範囲2記載の方法。
- 4.上記整列を上記ポリマーのガラス転移温度近くか或はそれ以上の温度で行う 請求の範囲2記載の方法。
- 5.上記活性基または上記反応性基がエポキシ、アジリジニル、イソシアネート 、ハロゲン化アシル、無水カルボキシルおよびアルコキシシリルから成る群から 選択される請求の範囲2記載の方法。
- 6.上記活性基または上記反応性基がエポキシおよびイソシアネートから成る群 から選択される請求の範囲5記載の方法。
- 7.上記活性基または上記反応性基がイソシアネートである請求の範囲6記載の 方法。
- 8.上記多官能ポリマーが約10から約3.000の重合度を有する請求の範囲 2記載の方法。
- 9.上記多官能ポリマーが約50から約1,000の重合度を有する請求の範囲 8記載の方法。
- 10.上記多官能ポリマーがアクリル系もしくはスチレン系モノマー類から作ら れている請求の範囲2記載の方法。
- 11.上記モノマー類が塩化アクリロイル、無水マレイン酸、塩化メタアクリロ イル、メタアクリル酸2−イソシアナトエチル、メタアクリル酸グリシジル、ア クリル酸グリシジル、4−イソシアナトスチレン、3−(2−イソシアナト−2 −プロピル)−α−メチルスチレン、メタアクリル酸2−ヒドロキシエチル、4 −アミノスチレン、メタアクリル酸、メタアクリル酸3−トリメトキシシリルプ ロピル、メタアクリル酸メチル、スチレン、4−メチルスチレン、メタアクリル 酸シクロヘキシル、アクリル酸エチルおよびメタアクリル酸フェニルから成る群 から選択される請求の範囲10記載の方法。
- 12.上記モノマー類がアクリル酸グリシジル、メタアクリル酸グリシジル、メ タアクリル酸2−イソシアナトエチル、4−イソシアナトスチレン、スチレンお よびメタアクリル酸メチルから成る群から選択される請求の範囲11記載の方法 。
- 13.上記化合物が4−(N−2−ヒドロキシエチル−N−エチルアミノ)−1 −(2,2−ジシアノエテニル)ベンゼン、4−(N−2−ヒドロキシエチル− N−エチルアミノ)−4′−ニトロアゾベンゼン、4−(2−ヒドロキシエトキ シ)−4′−ニトロスチルベン、4−{4′−[N−(2−メチル−3−ヒドロ キシプロピル)−N−メチル]ビフェニリル}(ヘプタフルオロプロピル)スル ホン、[4−(2−ヒドロキシメチル−1−ピロリジニル)フェニル](トリデ カフルオロヘキシル)スルホン、3−ニトロフェニルイソシアネート、4−イソ シアナト安息香酸エチルおよび4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−[4− (N−2−ヒドロキシエチル−N−エチルアミノ)−α−スチリル]−4H−ピ ランから成る群から選択される請求の範囲2記載の方法。
- 14.上記化合物が4−(N−2−ヒドロキシエチル−N−エチルアミノ)−1 −(2,2−ジシアノエテニル)ベンゼン、4−(N−2−ヒドロキシエチル− N−エチルアミノ)−4′−ニトロアゾベンゼン、4−(2−ヒドロキシエトキ シ)−4′−ニトロスチルベン、4−{4−[N−(2−メチル−3−ヒドロキ シプロピル)−N−メチル]ビフェニリル}(ヘプタフルオロプロピル)スルホ ン、[4−(2−ヒドロキシメチル−1−ピロリジニル)フェニル](トリデカ フルオロヘキシル)スルホン、3−ニトロフェニルイソシアネート、4−イソシ アナト安息香酸エチルおよび4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−[4−( N−2−ヒドロキシエチル−N−エチルアミノ)−α−スチリル]−4H−ピラ ンから成る群から選択される請求の範囲12記載の方法。
- 15.上記多官能ポリマーが約10から約3,000の重合度を有する請求の範 囲14記載の方法。
- 16.該多官能ポリマーが、各2個のモノマー単位当たり少なくとも約1個の活 性基を有している請求の範囲2記載の方法。
- 17.該多官能ポリマーが、各3個のモノマー単位当たり少なくとも約1個の活 性基を有している請求の範囲16記載の方法。
- 18.該多官能ポリマーが、各2個のモノマー単位当たり少なくとも約1個の活 性基を有している請求の範囲15記載の方法。
- 19.該多官能ポリマーが、各3個のモノマー単位当たり少なくとも約1個の活 性基を有している請求の範囲18記載の方法。
- 20.上記多官能ポリマーを上記反応と同時に架橋させる請求の範囲1記載の方 法。
- 21.上記多官能ポリマーを上記反応と同時に架橋させる請求の範囲2記載の方 法。
- 22.上記多官能ポリマーを上記反応と同時に架橋させる請求の範囲3記載の方 法。
- 23.上記多官能ポリマーを上記反応と同時に架橋させる請求の範囲6記載の方 法。
- 24.上記多官能ポリマーを上記反応と同時に架橋させる請求の範囲8記載の方 法。
- 25.上記多官能ポリマーを上記反応と同時に架橋させる請求の範囲17記載の 方法。
- 26.8個以下の炭素原子を有するジオールとイソシアネート活性基とを反応さ せることによって架橋を生じさせる請求の範囲20記載の方法。
- 27.上記ジオールがエチレンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3− ブタンジオールまたは1,4−ブタンジオールである請求の範囲26記載の方法 。
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06509188A true JPH06509188A (ja) | 1994-10-13 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| US4952640A (en) * | 1989-04-21 | 1990-08-28 | Minnesota Mining And Manufacturing Co. | Nonlinear optically active polymers |
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1992
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