JPH02934A - 非線形光学材料 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、非線形光学素子および該素子を含む光デバイ
スに用いるに適した非線形光学材料に関するものである
。

〔発明の背景〕

レーザー光等の強い光を物質に照射した時に顕著に現れ
る非線形光学効果は、波長変換、強度変調、スイッチン
グ等に応用できるものであり、近年、該非線形光学効果
を有する材料の探索研究が数多く為されている。

波長変換、特に２次の非線形光学効果に基づいた第２高
調波発生（５ｅｃｏｎｄ　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　Ｇｅｎｅ
ｒａｔｉｏｎ以下ＳＨＧと略す）では、従来知られてい
たニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ０３）　、燐酸二水素カ
リウム（ＫＤＰ）等の無機材料に比し有機化合物が桁違
いに高い性能を有する可能性が指摘されている。

（例えば、「有機非線形光学材料」、加藤政雄、中西へ
部監修、シー・エム・シー社、　１９８５年刊）有機化
合物の非線、形性の起源は分子内に電子υあり、２次の
非線形分子分極率βは電子供与性基および電子吸引性基
の両方を有するとき、特に大きくなる。

しかしながら、ｐ−ニトロアニリンで代表されるように
、分子レベルの非線形分極が大きくても、結晶の状態で
は全＜ＳＨＧを示さなかったり、示してもＳ　ＨＧの小
さいものが数多くみられる。これは、極性の強い有機物
結晶の分子配列が反転対称になり易いことに起因する。

また、情報記録媒体の大容量化、高密度化の要求に応え
る形で光記録媒体の研究が盛んに行われているが、これ
ら光記録媒体の記録密度は光源の波長に依存するので（
記録密度限界は光源波長が短くなると、その２乗に反比
例して増大する）、より短波な光源を得るために波長変
換素子への期待は大きいものがある。

しかしながら、既知の高Ｓ　ＨＧ活性の化合物は、例え
ば２−メチル−４−ニトロアニリン、ｍ−ニトロアニリ
ン等のように黄色に着色しているため、短波な可視吸収
波長の透過率か低く、波長変換で短波光を発生するには
不利である。従って、可視領域、特に短波光の透過率が
高い非線形光学材料が望まれている。

〔発明の目的〕 従って、本発明の目的は、結晶、薄膜などバルタ状態で
反転対称となり難く、かつ実質的に可視領域に吸収を持
たず、高い非線形光学効果を示す新規な何機非線形光学
材料を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明の上記目的は、下記一般式（Ｉ）で表される化合
物を用いることによって達成された。

一般式ＣＩ） 式中、Ｄは電子供与性基、Ｃは１価の有機基、Ｒは水素
原子、置換もしくは未置換のアルキル基、アリール基ま
たは複素環基を表す。ｍは１〜３の整数、ｎは０〜３の
整数を表し、ｎが２以上のとき複数のＣは同じでも異な
っていてもよく、互いに連結して縮合環を形成してもよ
い。

以下、本発明をより詳細に説明する。

上記一般式（１）において、Ｄで表される電子供与性基
としては、ハロゲ、ン原子またはハメットのσｐ＜Ｏの
ものであり、例えばアミノ基、置換アミノ基（メチルア
ミノ、ジメチルアミノ、Ｌ−２ヒドロキシメチル−１−
ピロリジニル等の基）、ヒドロキシル基、アルコキシ基
（メトキシ、エトキシ、ブトキシ等の基）、アルキル基
（メチル、エチル、プロピル等の基）等が挙げられる。

Ｄとして好ましくはアミノ基、置換アミノ基、ヒドロキ
シル基、アルコキシ基であり、炭素原子を有する基の炭
素原子数の総和は３以下が好ましく、更に好ましくはヒ
ドロキシル基、アルコキシ基である。

Ｄの置換位置は、安息香酸アミドのカルバモイル基のパ
ラ位が好ましい。

Ｃで表される１価の有機基としては、電子供与性基、電
子吸引性基のいずれでもよく特に制限されないが、π電
子共役系に大きな影響を与えない基が好ましい。

Ｒで表される置換または未置換のアルキル基としては、
メチル、エチル、ｉ−プロピル、劃−ブチル、クロロメ
チル、トリフルオロメチル、ベンジル、メトキシカルボ
ニルメチル等の基が挙げられる。

アルキル基の炭素原子数の和は４以下であることが好ま
しい。Ｒで表される置換または未置換のアリール基は、
フェニル基またはす７チル基であり、好ましくはハメン
トのσｐ＞０．２の電子吸引性基で置換されたフェニル
基である。Ｒで表される置換または未置換の複素環基と
しては、５〜６員の複素環基が好ましく、該複素環は置
換基を有してもよく、更に炭素環と縮合していてもよい
。Ｒとして好ましくは水素原子、置換または未置換のア
ルキル基、置換または未置換のアリール基である。

更に好ましくは水素原子または置換もしくは未置換のア
ルキル基である。

ｎが２のとき、隣接するＣが互いに結合して形成される
縮合環としては、例えばナフタレン、アントラセン、イ
ンドール、キノリン、ベンゾイミダソール等が挙げられ
る。ｍの好ましくはｌであり、ｎの好ましくはＯである
。

以下に本発明に好ましく用いられらる化合物の具体例を
示すが、これらに限定されない。

化合物例 ０１１゜ これらの化合物は従来公知の方法で容易に合成すること
ができる。

例えば、カルバモイル基の導入は、安息香酸誘導体とア
ンモニア、アルキルアミン、アリールアミン等との脱水
反応や安息香酸の代わりに酸クロリドを用いた脱塩酸反
応によって得られる。通常これらの反応には触媒を必要
とする。

Ｄで表される電子供与性基の導入は、通常カルバモイル
基の導入後に行うが、アルコキシ基や第３級アミンはカ
ルバモイル基導入以前でもできる。

又、化合物の一部は市販されている試薬（例えば、関東
化学、東京化成、和光純薬、Ａｌｄｒｉｃｈ社製品）と
して入手できる。

以下に代表的合成例を示す。

合成例（化合物例３の合成〕 ５０ｇの４−ブトキシ安息香酸に２００ｍ１２の塩化チ
オニルを加え２時間加熱還流した後、塩化チオニルを留
去し酸クロリドを得た。

５００ｍ１２のアセトニトリルに４９ｍＱの４０％メチ
ルアミン水溶液を加え、更に上記酸クロリドを滴下した
。反応終了後、氷水に注加し中和した後、結晶を濾取し
た。アセトニトリルから再結晶して目的とする１−ブト
キシ−４−メチルカルバモイルベンゼンの結晶３６ｇを
得た。融点１５６〜１５８°Ｏａ　ＦＤ−Ｍａｓｓ。

ＮＭＲで構造を確認した。

本発明の化合物は、単結晶、粉末、溶液、支持体上に沈
積した薄膜（ラングミーア・プロジェット膜、蒸着膜な
ど）あるいはポリマーや液晶分子中にブレンドした形等
、種々の形態で非線形光学材料として用いることができ
る。また、本発明の化合物をポリマーにペンダントした
り、包接化合物あるいは付加物として用いることも可能
である。

本発明の非線形光学材料は、ファイバーや平板形状の先
導波路に加工することもできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、実質的に可視領域に吸収を持たず、使
用形態で反転対称となり難く、高いＳＨＧが得られる有
機非線形光学材料を提供することができる。

〔実施例〕

以下、実施例により詳しく説明するが、本発明の実施態
様はこれらに限定されない。

実施例１ Ｓ　Ｉ（Ｇ効果を判定するのに一般的に行われている粉
末法（Ｓ、に、Ｋｕｒｔｚ、Ｔ、Ｔ、Ｐｅｒｒｙ；Ｊ、
Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、　、３９．３７９８（１９６８）
）を用いて本発明の化合物を評価しｌこ　。

光源としてビーム径２ｍｍ、繰’ｌ　返Ｌ　］０ｐｐｓ
、　ハルス幅１０ｎｓ　、パルスエネルギー２０ｍＪの
ＱスイッチＮｄ　：　ＹＡＧレーザ−（米国Ｑｕａｎｔ
ｅｌ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ１社ＹＧ６６０Ａ　、
波長１０１０６４ｎを使用して、ガラスセル中に充填し
た粉末のサンプルに照射し、発生したＳｌ（Ｇ光（５３
２ｎｍの緑色光）をフィルターおよびモノクロメータ−
で分光し光電子増倍管で検知し、尿素を１とした時の相
対値、を求めた。

更に、メタノール中での可視領域の吸収も測定した。結
果を併せて表１に示す。

表　　２ 表１から明らかなように、本発明の化合物はＳＨＧ強度
も強く可視吸収も実質的にないことから、より短波光に
も使用できる優れた非線形光学材料であることが判る。

実施例２ 光源としてビーム径２ｍ＋ｏ、繰り返しｔｏｐｐｓ、パ
ルスｌ１７ｎｓ、パルスエネルギー２０ｍＪの色素レー
ザー（米国５ｐｅｃｔｒａ　Ｐｂｙｓｉｃｓ社ＰＤＬ−
２，ＬＤＳ−８６７、波長８６２ｎｍ）を使用し、実施
例１と同様にして４３１ｎｍの青色光強度を測定し、２
−メチル−４−ニトロアニリン（ＭＮＡ）を１とした時
の相対値を求めた。語表２から明らかなように本発明の
化合物は、青色光発生に特に優れた非線形光学材料であ
ることが判る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 下記一般式〔 I 〕で表される化合物からなることを特
   徴とする非線形光学材料。 一般式〔 I 〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Ｄは電子供与性基、Ｃは１価の有機基、Ｒは水
   素原子、置換もしくは未置換のアルキル基、アリール基
   または複素環基を表す。ｍは１〜３の整数、ｎは０〜３
   の整数を表し、ｎが２以上のとき複数のＣは同じでも異
   なっていてもよく、互いに連結して縮合環を形成しても
   よい。〕