JPH04358132A

JPH04358132A - 非線形光学材料

Info

Publication number: JPH04358132A
Application number: JP13409491A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kaji; 誠鍛治; Takayuki Akimoto; 孝幸秋元; Tadashi Okamoto; 忠岡本
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1991-06-05
Filing date: 1991-06-05
Publication date: 1992-12-11

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光パラメトリック発振、
高調波発生、光スイッチング等の光信号処理システムに
おいて重要な新規な非線形光学材料に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】光通信技術の重要な役割を占めると見ら
れる非線形光学材料は材料の非線形光応答性に基づき光
混合、パラメトリック発振、光高調波発生等の機能を発
揮するものであって、従来、ＫＨ２ＰＯ４、ＮＨ４Ｈ２
ＰＯ４等の無機結晶が用いられてきた。しかし、これら
の材料は潮解性、低い非線形感受率及び低い被破壊閾値
のために前述の用途の要求を満たすに至っていない。ま
た光スイッチングに利用出来る１次、２次の電気光学効
果は各々２次および３次の非線形光学効果と本質的に同
じ非線形分極から生じるものであるから同じ材料が使え
る可能性があるが、高周波数領域で無機材料はチャーピ
ングを生じる問題がある。π電子系の分極を利用した有
機非線形光学材料はその非線形光学定数が無機材料より
も大きいことや一般に潮解性もなく破壊閾値が高い等優
れているために各方面で幅広く研究、開発が進められて
いる。最近の成果について、例えば「ノンリニア・オプ
ティカル・プロパティズ・オブ・オーガニック・モレキ
ュールズ・アンド・クリスタルズ（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ
　　Ｏｐｔｉｃａｌ　　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　　ｏｆ
　　Ｏｒｇａｎｉｃ　　Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ　　ａｎｄ
　　Ｃｒｙｓｔａｌｓ）」Ｖｏｌ．１及びＶｏｌ．２、
Ｄ．Ｓ．Ｃｈｅｍｌａ、Ｊ．Ｚｙｓｓ編（１９８７年　
　Ａｃａｄｅｍｉｃ　　Ｐｒｅｓｓ社発行）に詳しく述
べられている。

【０００３】しかしながら、半導体レーザのように出力
の小さなレーザで十分目的を達成しうる程度に大きな非
線形光学定数を持つ材料は見出されておらず、更に新規
な材料の開発が強く求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は大きい非線形
光学定数をもつ新規な有機非線形光学材料を提供するも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は一般式（Ｉ）

【
化２】（式中Ｚは炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１
０のアルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子またはア
ルキルチオ基であり、Ｙは水素原子または炭素数１〜５
のアルコキシ基であり、ｎは１〜５の整数であり、ｍは
１〜４の整数である）で示される化合物からなる非線形
光学材料およびこの化合物を含有する組成物からなる非
線形光学材料に関する。

【０００６】本発明においては上記の一般式（Ｉ）で示
されるベンザルテトラロン化合物が用いられるが、この
ベンザルテトラロン化合物は例えばオーガニックリアク
ション（Ｏｒｇａｎｉｃ　　Ｒｅａｃｔｉｏｎ）第１６
巻に詳しく述べられている方法により、α−テトラロン
と適当な置換基を有するベンズアルデヒドとのアルドー
ル型縮合により容易に合成出来る。

【０００７】上記の一般式（Ｉ）で示される化合物とし
ては例えば２−（２′，４′−ジメトキシベンザル）−
６−メトキシ−１−テトラロン、２−（２′，５′−ジ
メトキシベンザル）−６−メトキシ−１−テトラロン、
２−（４′−エトキシベンザル）−１−テトラロン、２
−（３′−フルオロベンザル）−１−テトラロン、２−
（４′−メチルチオベンザル）−１−テトラロン、２−
（４′−フェニルベンザル）−６−メトキシ−１−テト
ラロン、２−（４′−ブロモベンザル）−６−メトキシ
−１−テトラロン、２−（４′−クロロベンザル）−６
−メトキシ−１−テトラロン、２−（２′，４′−ジク
ロロベンザル）−６−メトキシ−１−テトラロン、２−
（４′−ブトキシベンザル）−１−テトラロン、２−（
４′−ブロモベンザル）−１−テトラロン、２−（４′
−クロロベンザル）−１−テトラロン、２−（２′，３
′，４′−トリメトキシベンザル）−１−テトラロン、
２−（４′−エトキシベンザル）−６−メトキシ−１−
テトラロン、２−（４′−メチルベンザル）−６−メト
キシ−１−テトラロン等がある。この中で好ましい化合
物としては、２−（２′，４′−ジメトキシベンザル）
−６−メトキシ−１−テトラロン、２−（２′，５′−
ジメトキシベンザル）−６−メトキシ−１−テトラロン
、２−（４′−エトキシベンザル）−１−テトラロン、
２−（４′−メチルチオベンザル）−１−テトラロンが
挙げられる。

【０００８】また本発明になる非線形光学材料は上記の
一般式（Ｉ）で示される化合物を高分子化合物中に分散
あるいは溶解させた組成物であっても良い。高分子化合
物としては例えばメチル（メタ）アクリレート（メタア
クリレートまたはアクリレートを示す。以下同じ）、エ
チル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリ
レート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、（メタ
）アクリル酸、スチレン、ビニルトルエン、ジビニルベ
ンゼン、塩化ビニル、β−ヒドロキシエチル（メタ）ア
クリレート等の単量体のホモポリマまたはコポリマ、ポ
リエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリカーボネ
ート、セルロースエステル、ポリエーテルなどが用いら
れる。一般式（Ｉ）で示される化合物と相当する単量体
を混合した後に熱又は光の作用によって重合せしめて組
成物としても良く、上記の高分子化合物と一般式（Ｉ）
で示される化合物とを適当な溶媒を用いて溶解混合させ
た後に溶媒を除去することによって組成物を得ても良い
。前者の場合には重合の最中にポーリングを行うことに
より、あるいは前者、後者ともに組成物を得た後にポー
リングを行うことにより非線形光学性能を向上させるこ
とも出来る。あるいは直流電場の存在下に上記の一般式
（Ｉ）で示される化合物を融点以上の温度に加熱し溶融
させた後に電場を保持しながら徐冷あるいは急冷するこ
とにより分子の配向方向が制御された非線形光学性能の
高い単結晶あるいは分子ガラスを得ることも出来る。

【０００９】（作用）本発明の化合物においてはアクセ
プタ基としてカルボニル基をその構造中に有し、これら
がスチリルπ電子系と共役しているため、励起状態での
電荷移動により大きな双極子モーメントが生じ高い超分
極率を持ちこれによって高い非線形光学効果が得られる
。

【００１０】

【実施例】本発明をさらに実施例を用いて説明する。２
−（２′，４′−ジメトキシベンザル）−６−メトキシ
−１−テトラロン（化合物１）の合成２，４ジメトキシ
ベンズアルデヒド５．６６ｇ（３４．１ｍｍｏｌ）、α
−テトラロン６ｇ（３４．１ｍｍｏｌ）、メタノール２
０ｍｌおよび３５％ＮａＯＨ水溶液０．５ｍｌを１００
ｍｌのナス型フラスコに入れ、さらに沸石を一片加え冷
却用コンデンサをつけて約１時間加熱還流した。放置し
、析出した結晶を吸引濾別して集め、冷メタノールで洗
った後乾燥した。収量は５．１ｇ（１５．７ｍｍｏｌ、
４６．０％）であった。生成物の構造はｎｍｒ、ｉｒで
確認した。２−（３′−フルオロベンザル）−１−テト
ラロン（化合物２）、２−（２′，５′−ジメトキシベ
ンザル）−６−メトキシ−１−テトラロン（化合物３）
、２−（４′−エトキシベンザル）−１−テトラロン（
化合物４）、２−（４′−メチルチオベンザル）−１−
テトラロン（化合物５）、２−（２′４′−フェニルベ
ンザル）−６−メトキシ−１−テトラロン（化合物６）
も同様の方法で合成した。

【００１１】比較例、実施例１〜２化合物１および２の塩化メチレン溶液の吸収極大波長（
λｍａｘ）、融点（ｍ．ｐ．）と粉末法によって求めた
第２高調波発生効率（ＳＨＧ効率、尿素を１とした時の
第２高調波の強度比）の結果を表１に示す。粉末法の概
略は「ジャーナル・オブ・アブライド・フイジックス」
（Ｊｏｕｒｎａｌ　　ｏｆ　　ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓ
ｉｃｓ）Ｖｏｌ．３６（１９６８年）３７９８〜３８１
３頁に詳しく述べられている。粒径１００μｍ〜１２５
μｍに分級した試料粉末を無蛍光スライドガラス（マツ
ナミ硝子製）にはさみ、スペクトロレーザーシステム社
製パルスＮｄ：ＹＡＧレーザ（ＳＬ３０３型、最大出力
８５０ｍＪ、半値幅１５ｎｓ、パルス当たりの出力５０
ＭＷ、ビーム径９．５ｍｍ、波長１．０６４μｍ、繰返
し周波数１０Ｈｚ）により光照射した。発生した５３２
ｎｍの第２高調波の強度を赤外フィルタ、ＵＶフィルタ
を通して光電子増倍管により測定した。

【００１２】

【表１】

【００１３】実施例３〜６上記の化合物３〜６について吸収極大波長と第２高調波
発生の有無を実施例１〜２と同じパルスＮｄ：ＹＡＧレ
ーザを用いて５３２ｎｍの緑色の光が発生するかどうか
を肉眼で判定した結果を表２に示す。

【００１４】

【表２】

【００１５】

【発明の効果】本発明により高い光学的非線形性を有す
る非線形光学材料を得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　一般式（Ｉ）で示される化合物からな
る非線形光学材料。【化１】（式中Ｚは炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１
０のアルコキシ基、アリール基、ハロゲン原子またはア
ルキルチオ基であり、Ｙは水素原子または炭素数１〜５
のアルコキシ基であり、ｎは１〜５の整数であり、ｍは
１〜４の整数である）
【請求項２】　　２−（２′，４′−ジメトキシベンザ
ル）−６−メトキシ−１−テトラロンからなる非線形光
学材料。
【請求項３】　　２−（２′，５′−ジメトキシベンザ
ル）−６−メトキシ−１−テトラロンからなる非線形光
学材料。
【請求項４】　　２−（４′−エトキシベンザル）−１
−テトラロンからなる非線形光学材料。
【請求項５】　　２−（４′−メチルチオベンザル）−
１−テトラロンからなる非線形光学材料。
【請求項６】　　請求項１の一般式（Ｉ）で示される化
合物を含有する組成物からなる非線形光学材料。
【請求項７】　　請求項２の化合物を含有する組成物か
らなる非線形光学材料。
【請求項８】　　請求項３の化合物を含有する組成物か
らなる非線形光学材料。
【請求項９】　　請求項４の化合物を含有する組成物か
らなる非線形光学材料。
【請求項１０】　　請求項５の化合物を含有する組成物
からなる非線形光学材料。