JPH0695184A - 有機非線形光学材料とそれを用いた光機能素子 - Google Patents

有機非線形光学材料とそれを用いた光機能素子

Info

Publication number
JPH0695184A
JPH0695184A JP24196892A JP24196892A JPH0695184A JP H0695184 A JPH0695184 A JP H0695184A JP 24196892 A JP24196892 A JP 24196892A JP 24196892 A JP24196892 A JP 24196892A JP H0695184 A JPH0695184 A JP H0695184A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
organic nonlinear
nonlinear optical
optical material
single crystal
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
Application number
JP24196892A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Kagawa
博之 香川
Masakazu Sagawa
雅一 佐川
Yukio Kawabata
幸雄 川端
Yoshikazu Kato
美和 加藤
Atsushi Tsunoda
角田  敦
Tomoyuki Hamada
智之 浜田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP24196892A priority Critical patent/JPH0695184A/ja
Publication of JPH0695184A publication Critical patent/JPH0695184A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【目的】非線形光学特性が大きく、かつ、透明性に優れ
た有機非線形光学材料の提供。 【構成】式〔1〕で表される化合物を含むことを特徴と
する有機非線形光学材料。 【化7】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、有機非線形光学材料お
よびそれを用いた光機能性素子に関する。
【0002】
【従来の技術】非線形光学材料は、レーザー光などの強
い電磁場との相互作用により2次、3次の非線形応答を
示す材料であり、高調波発生、光混合、光パラメトリッ
ク発振、光変調、光スイッチなどの多くの素子機能を有
することから、レーザーの波長変換素子や光コンピュー
ティング用素子として注目を浴びている。
【0003】従来、非線形光学材料は、ニオブ酸リチウ
ム(LiNbO3)、リン酸二水素カリウム(KD
P)、ひ素化ガリウム(GaAs)などの無機材料およ
び半導体材料が主に検討されてきた。しかし、無機およ
び半導体材料は、化合物の修飾、潮解性、応答速度など
の点において問題が多い。
【0004】これに対し有機化合物は、分子の修飾が容
易で、非線形性の上でも非線形光学定数が大きく、応答
速度の速い材料が得られる可能性があることから、近
年、有機化合物系の非線形光学材料の研究,開発が盛ん
になってきた。有機系の非線形光学材料としては、メチ
ルパラニトロアニリン(MNA)、メチルパラニトロ−
N−オキサイドピリジン(POM)などの非線形光学特
性の優れた材料が既に見出されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】2次の有機非線形光学
材料の開発においては、まず、分子自体の持つ非線形
性、すなわち超分子分極率βが大きいことが重要であ
る。そのためにπ電子共役系を有する分子に、さまざま
な電子供与性基や電子吸引性基を導入した化合物の設
計,合成が行われてきた。
【0006】しかし2次の非線形光学材料には、材料の
結晶構造が反転対称中心を持たないことが必要である
が、π電子共役系に電子供与性基や電子吸引性基を導入
することにより分子の双極子モーメントを大きくする
と、結晶が反転対称中心を有する構造になり易くなる。
即ち、有機非線形光学材料の設計においては、超分子分
極率βを大きくするだけでなく、結晶構造を十分に考慮
しなければならない。
【0007】また、波長変換素子用材料として2次の非
線形光学材料を用いる場合には、その高調波発生領域に
おける透明性が問題となってくる。
【0008】現在の半導体レーザー光の波長が約850
〜750nmであることから、非線形光学材料の吸収波
長端はレーザーの第2高調波発生領域、即ち、約430
nm以下であることが望ましいが、吸収波長端を短くす
ることは、超分子分極率βが小さくなることに繋がり、
非線形性と第2高調波発生領域における透過率の問題と
を同時に解決するのは困難である。
【0009】さらに結晶構造についても、分子設計の段
階で化合物の結晶構造を予測することは困難である。パ
ラニトロアニリン、4−ジメチルアミノ−4’−ニトロ
スチルベン、パラニトロ−N−オキサイドピリジンなど
は、超分子分極率βが大きいにもかかわらず、結晶が反
転対称中心を持つ構造であるために、結晶として非線形
性を示さない化合物の例である。
【0010】本発明の目的は、非線形光学特性が大き
く、かつ透明性に優れた有機非線形光学材料を提供する
ことにある。
【0011】本発明の他の目的は、上記非線形光学材料
用いた光機能性素子を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、式〔1〕で表される有機材料について検討を行っ
た。その結果、3−(p−t−ブチルフェニル)−3−
ヒドロキシ−1−(p−メトキシフェニル)−2−プロ
ペン−1−オン(以下BHMPOと呼称する)を非線形
光学媒体として用いることにより、高特性な光機能性素
子を得られることが分かった。本発明の要旨は次のとお
りである。
【0013】(1) 式〔1〕で表される化合物を含む
ことを特徴とする有機非線形光学材料。
【0014】
【化6】
【0015】(2) 前記式〔1〕に記載の有機非線形
光学材料BHMPOが1mm角以上の単結晶、または、
前記有機非線形光学材料が透明高分子重合体中に分散さ
れ強電界中で配向させた分散体からなり、これらが光の
共振器中に保持されてなることを特徴とする光機能性素
子。
【0016】前記有機非線形光学材料を分散させる透明
な高分子重合体としては、アクリル酸、メチルアクリレ
ート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、メタ
クリル酸、メチルメタクリレート、エチルメタクリレー
ト、シクロヘキシルメタクリレート、フェニルメタクリ
レート、スチレンなどに代表されるモノマーを重合させ
た高分子重合体が用いられる。特に、波長が400nm
以上の光に吸収を持たない重合体が望ましい。そして、
上記分散体を強電界下で配向させたものである。 ま
た、該分散体は、予めモノマー中に非線形媒体を分散さ
せ、強電界下において非線形材料を配向させながら前記
モノマーを重合させることによって得ることができる。
更にまた、前記非線形材料を分散させたモノマーを重合
させた後に該高分子重合体のガラス転移温度以上に加熱
し、強電界下で徐冷することによっても得ることもでき
る。
【0017】(3) 前記有機非線形光学材料BHMP
Oの単結晶もしくは分散体が、クラッド層で囲まれた光
導波路を形成している記載の光機能性素子。
【0018】(4) 基板上に形成された光導波路を有
する光機能性素子であって、前記光導波路が前記有機非
線形光学材料の単結晶もしくは分散体からなる光機能性
素子。
【0019】(5) 光源と、該光源からの光を集光す
る集光手段と、該集光手段により集光された光を受けて
第2高調波を発生する高調波発生手段を備えた光波長変
換装置であって、前記高調波発生手段の光路内には、前
記式〔1〕で表される有機非線形光学材料の単結晶また
は透明な高分子重合体中に分散された分散体を有するこ
とを特徴とする光波長変換装置。
【0020】(6) 電気光学効果により光信号のスイ
ッチングや変調を行う電気光学素子であって、該光学素
子の光路内は、前記式〔1〕で表される有機非線形光学
材料の単結晶または透明な高分子重合体中に分散された
分散体を有することを特徴とする電気光学素子。
【0021】図1〜3は、本発明の有機非線形光学材料
を用いた光機能性素子の模式斜視図を示すものである。
図1,2では非線形光学材料2はクラッド層1で囲まれ
ている。図3では基板3の上に非線形光学材料2が形成
されている。
【0022】図4〜6は、本発明の光機能性素子を応用
した光波長変換装置の模式構成図である。図において、
光源5からのレーザー光は本発明の光機能性素子6と半
透過鏡4によって光の波長が変換される。なお、5は偏
光板、6は入射光、7は出力光を示す。更に、10は反
射鏡、11は帰還光、12は他の入射光をそれぞれ示
す。
【0023】図7は、本発明の光機能性素子を応用した
光波長変換装置の構成の一例を示す模式図である。前記
有機非線形材料の単結晶またはその高分子分散体のコア
とそれを囲むクラッド層を備えたSHG素子25に、レ
ーザーダイオード21からのレーザー光26(GaAl
As半導体レーザー光:波長0.88〜0.75μm)を
コリメーター22、アナモルフィックプリズムペア23
および集光レンズ24を介して透過させることにより、
青色光(波長0.44〜0.37μm)の第2次高調波を
得ることができる。本発明のSHG素子25を用いるこ
とにより、カットオフ波長が短かく、耐レーザー光性に
優れた光波長変換装置が得られる。
【0024】更に本発明のBHMPOは光整流、光混
合、パラメトリック増幅器等の2次非線形デバイスに応
用できる。
【0025】本発明のBHMPOは、第3高調波発生、
カーシャッター、光混合、光双安定性を利用した光メモ
リ、光演算素子などの3次非線形デバイスに応用するこ
とができる。
【0026】本発明のBHMPOは、有機溶媒中から結
晶を析出させる方法、ブリッジマン法、チョクラルスキ
ー法、昇華法などを用いて単結晶を作製し、切断、研磨
することにより波長変換素子として用いることができ
る。また、チェレンコフタイプもしくは擬似位相整合タ
イプの非線形デバイスとしても用いることが可能であ
る。
【0027】
【作用】前記有機非線形光学材料BHMPOが、2次の
非線形光学材料として極めて有効なのは、その特異な分
子構造により図8に示すような非中心対称性の結晶構造
をとるためと考える。
【0028】
【実施例】
〔実施例1〕前記BHMPOを、メタノール、アセトニ
トリル、ヘキサン、トルエン、アセトン、クロロホル
ム、酢酸エチルの各溶液から再結晶し、それぞれの粉末
のSHG(第2高調波発生)強度を測定した。
【0029】測定はS.K.Kurtz、T.T.Perryの
方法(J.Appl.Phys.,39,3798)に
準じて行った。測定にはQスイッチYAGレーザー(波
長1064nm)を光源として用いた。レーザー光を前
記粉末のサンプルに照射し、発生する2次高調波を集光
し検出した。そのSHG強度を同様にして測定した尿素
の粉末のSHG強度との相対値として表に示す。
【0030】
【表1】
【0031】〔実施例2〕BHMPOを用い、波長変換
用素子を作製した。波長変換素子を作製するために、ま
ずBHMPOを溶媒からの再結晶、ゾーンメルティング
により高純度化した。次に精製した材料を融解状態に保
ち、その中に中空のガラスキャピラリーを一端から侵入
させると、毛細管現象によりガラスキャピラリーの中空
部分にBHMPOが充填される。このガラスキャピラリ
ーを該有機材料の融点よりも低い温度領域へと、ゆっく
りと引き出すことによりガラスキャピラリーの中空部分
にBHMPOの単結晶もしくは多結晶を充填した。
【0032】充填したBHMPOが多結晶状態の場合
は、該ガラスキャピラリーを再度BHMPOの融点以上
に加熱し、該融点より低い温度領域に引き出すことによ
りBHMPOを単結晶化させる。このようにして作製し
た波長変換素子内にレーザー光を入射し、該レーザー光
の2分の1波長の光の出射を確認した。
【0033】
【発明の効果】本発明のBHMPOは優れた非線形光学
特性を有しており、その非線形光学効果は種々の光機能
性素子に応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機非線形光学材料を用いた光機能性
素子の模式図である。
【図2】本発明の有機非線形光学材料を用いた他の光機
能性素子の模式図である。
【図3】本発明の有機非線形光学材料を用いた他の光機
能性素子の模式図である。
【図4】本発明の光機能性素子を応用した光波長変換装
置の模式構成図である。
【図5】本発明の光機能性素子を応用した他の光波長変
換装置の模式構成図である。
【図6】本発明の光機能性素子を応用した他の光波長変
換装置の模式構成図である。
【図7】本発明の非線形光学素子を応用した光波長変換
装置の模式構成図である。
【図8】本発明の有機非線形光学材料BHMPOの結晶
構造図である。
【符号の説明】
1…クラッド層、2…非線形光学材料、3…基板、4…
半透過鏡、5…光源、6…光機能性素子、7…偏光板、
8…入射光、9…出力光、10…反射鏡、11…帰還
光、12…他の入射光、21…レーザーダイオード、2
2…コリメーター、23…アナモルフィックプリズムペ
ア、24…集光レンズ、25…SHG素子、26…レー
ザー光。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 美和 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 角田 敦 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 浜田 智之 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式〔1〕で表される化合物を含むことを
    特徴とする有機非線形光学材料。 【化1】
  2. 【請求項2】 有機非線形光学材料が式〔1〕で表され
    る化合物の1mm角以上の単結晶からなり、該単結晶が
    光の共振器中に保持されてなることを特徴とする光機能
    性素子。 【化2】
  3. 【請求項3】 有機非線形光学材料が式〔1〕で表され
    る化合物で、該化合物が透明な高分子重合体中に分散さ
    れ強電界中で配向させた分散体からなり、該分散体が光
    の共振器中に保持されてなることを特徴とする光機能性
    素子。 【化3】
  4. 【請求項4】 前記有機非線形光学材料を分散する透明
    な高分子重合体が、波長が400nm以上の光に吸収を
    持たない重合体からなる請求項3に記載の光機能性素
    子。
  5. 【請求項5】 前記有機非線形光学材料の単結晶もしく
    は分散体が、クラッド層で囲まれた光導波路を形成して
    いる請求項2または3に記載の光機能性素子。
  6. 【請求項6】 基板上に形成された光導波路を有する光
    機能性素子であって、前記光導波路が前記有機非線形光
    学材料の単結晶もしくは分散体からなる請求項2または
    3に記載の光機能性素子。
  7. 【請求項7】 光源と、該光源からの光を集光する集光
    手段と、該集光手段により集光された光を受けて第2高
    調波を発生する高調波発生手段を備えた光波長変換装置
    であって、前記高調波発生手段の光路内には、式〔1〕
    で表される有機非線形光学材料の単結晶または透明な高
    分子重合体中に分散された分散体を有することを特徴と
    する光波長変換装置。 【化4】
  8. 【請求項8】 電気光学効果により光信号のスイッチン
    グや変調を行う電気光学素子であって、該光学素子の光
    路内は、式〔1〕で表される有機非線形光学材料の単結
    晶または透明な高分子重合体中に分散された分散体を有
    することを特徴とする電気光学素子。 【化5】
JP24196892A 1992-09-10 1992-09-10 有機非線形光学材料とそれを用いた光機能素子 Pending JPH0695184A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24196892A JPH0695184A (ja) 1992-09-10 1992-09-10 有機非線形光学材料とそれを用いた光機能素子

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24196892A JPH0695184A (ja) 1992-09-10 1992-09-10 有機非線形光学材料とそれを用いた光機能素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0695184A true JPH0695184A (ja) 1994-04-08

Family

ID=17082263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24196892A Pending JPH0695184A (ja) 1992-09-10 1992-09-10 有機非線形光学材料とそれを用いた光機能素子

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0695184A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2857663A1 (fr) * 2003-07-17 2005-01-21 Bioderma Lab Nouveau composes derives de dibenzoylmethane, utilisation en tant que filtres solaires photoactivables et compositions cosmetiques les contenant

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2857663A1 (fr) * 2003-07-17 2005-01-21 Bioderma Lab Nouveau composes derives de dibenzoylmethane, utilisation en tant que filtres solaires photoactivables et compositions cosmetiques les contenant
US7446230B2 (en) 2003-07-17 2008-11-04 Laboratoire Bioderma Dibenzoylmethane-based compounds, use as photoactivatable sunscreens and cosmetic compositions containing them

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0695184A (ja) 有機非線形光学材料とそれを用いた光機能素子
JPH04121717A (ja) 新規な有機非線形光学材料及びそれを用いた光波長の変換方法
JPH05303126A (ja) 有機非線形光学材料およびそれを用いた非線形光学素子
US4985178A (en) Nonlinear optical device from 3-methyl-4-methoxy-4'-nitrostilbene
JPH06118462A (ja) 有機非線形光学材料
US5015417A (en) Nonlinear optical devices for derivatives of stilbene and diphenylacetylene
US5467421A (en) Nonlinear optical material and devices utilizing said material
JPH05241214A (ja) 有機非線形光学材料およびそれを用いた非線形光学素子
JP3158631B2 (ja) 1,4−ジオキサ−8−アザ−8−(4′−アセチルフェニル)−スピロ[4,5]デカンからなる非線形光学材料
JP2539840B2 (ja) 非線形光学素子
JPH06347846A (ja) 有機非線形光学材料及びそれを用いた光機能性素子
JPH0532587A (ja) 新規芳香族化合物及び非線形光学材料
JPH05140065A (ja) 新規なアゾ化合物及び非線形光学材料
JPH083125A (ja) マロンジアミド誘導体それを用いた光機能性素子及びその製造方法
JP2871202B2 (ja) 非線形光学素子
JP2539849B2 (ja) 非線形光学材料とそれを用いた非線形光学素子
JP2763224B2 (ja) 有機非線形光学材料
JPH06345747A (ja) 4−ニトロ−n−(1′−ピペリジノカルボニル)アニリン及び非線形光学材料
JPH06347845A (ja) 有機非線形光学材料及びそれを用いた光機能性素子
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
JPH01193815A (ja) 2次の有機非線形光学材料
JPH0337631A (ja) 非線形光学材料
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
JPH07225402A (ja) 有機非線形光学材料及びそれを用いた光機能性素子
JPH05294889A (ja) 2−(2′−クロロベンザル)−3−フェニルインダン−1−オンおよびこれを用いた非線形光学材料