JP2000128983A - 非線形光学活性コポリマ―及びこの種のコポリマ―を含む電気光学及び光デバイス - Google Patents

非線形光学活性コポリマ―及びこの種のコポリマ―を含む電気光学及び光デバイス

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JP2000128983A
JP2000128983A JP11226596A JP22659699A JP2000128983A JP 2000128983 A JP2000128983 A JP 2000128983A JP 11226596 A JP11226596 A JP 11226596A JP 22659699 A JP22659699 A JP 22659699A JP 2000128983 A JP2000128983 A JP 2000128983A
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JP11226596A
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Andreas Dr Kanitz
カニッツ アンドレアス
Christian Dr Fricke
フリッケ クリスチアン
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    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/355Non-linear optics characterised by the materials used
    • G02F1/361Organic materials
    • G02F1/3615Organic materials containing polymers
    • G02F1/3617Organic materials containing polymers having the non-linear optical group in a side chain

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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した非線形光学活性を有するポリマー材
料及びこの種のコポリマーを含む電気光学及び光デバイ
スを提供する。 【解決手段】 少なくとも1個の有機性ジ−又はポリシ
アン酸塩及び非線形光学活性化合物から成る重付加生成
物、即ち発色団を含み、発色団の緩和を100℃以上の
温度まで阻止し、その発色団成分が200℃以上の温度
で長期間熱酸化耐性である非線形光学活性コポリマーを
生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非線形光学活性コ
ポリマー並びにこの種のコポリマーを含む電気光学及び
光デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】非線形光学特性を有するポリマー(NL
Oポリマー)は従来技術から公知である。この種の材料
は例えば電気光学回路として使用され、情報処理及び光
学的チップ対チップの結合、電気光学層における導波、
マッハ−ツェンダー干渉計及びセンサ技術における光学
信号処理のような集積光学の分野に使用されている。
【0003】際立った非線形光学特性を有する材料を開
発する際に当面する問題に関する概観は「応用化学(A
ngewandte Chemie)」第107巻(1
995年)第167〜187頁に記載されている。その
際非線形光学発色団に設定される必須要件の他に、発色
団を組込むためのポリマーマトリックスの開発の際の問
題点及びその配向安定な配列についても言及している。
【0004】共有結合されるか又は結合を外された非線
形光学発色団が備えられ、非線形光学活性となり、また
2級の高い感受率を有するポリマーは、発色団を電界中
で配向しなければならない(これに関してはシュヴァー
レン(J.D.Swalen)、メシール(J.Mes
sier)、カイザー(F.Kajzar)、パサード
(P.Prasasd)による「非線形光学及びフォト
ニクス用有機性分子(Organic Molecul
es for Nonlinear Optics a
nd Photonics)」クルワー・アカデミック
(KluwerAcademic)出版、ドルトレヒ
ト、1991年、第433〜445頁参照)。配向は通
常ポリマーの連鎖セグメントの移動度が非線形光学発色
団の配向を可能にするガラス遷移温度の範囲で行われ
る。更に電界中で達成される配向はポリマーの冷却又は
更に好ましくはポリマーの網状化により固定される。
【0005】その際達成可能の2級の感受率χ(2)は
超分極率βの空間密度、発色団の基本状態の双極子モー
メントμ0、電気分極の電界及び分極プロセス後の配向
分布を表すパラメータに比例する(これに関してはジン
ガー(K.D.Singer)、プラサド(P.N.P
rasad)、ウルリッヒ(D.R.Ulrich)に
よる「非線形光学及び電気活性ポリマー(Nonlin
ear Opticaland Electroact
ive Polymers)」プレナム出版(Plen
um Press)社、ニューヨーク、1988年、第
189〜204頁参照)。
【0006】高い双極子モーメント及び同時に高い超分
極率β値を有する化合物は極めて重要である。従って特
に分子の一方の端部に電子供与体を、またもう一方の端
部に電子受容体を携え、ポリマー、例えばポリメチルメ
タクリレート(米国特許第4915491号)、ポリウ
レタン(欧州特許出願公開第350112号)又はポリ
シロキサン(米国特許第4796976号)に共有結合
されている共役π電子系からなる発色団が研究されてい
る。
【0007】しかし非線形光学特性を有するこれらの公
知ポリマー材料は、配向された発色団成分の緩和を生
じ、そのため非線形光学活性を失うという欠点を有す
る。この緩和は工業的に使用できる長期安定性の電気光
学デバイスの製造を今日なお妨げている。
【0008】非線形光学特性を有するこれらの公知ポリ
マー材料のもう1つの欠点はNLO係数及び屈折率及び
ガラス遷移温度のような他の重要なパラメータの値に関
して修正が不可能なことにある。上記の発色団系はまた
その化学構造により電気光学及び光デバイスの製造及び
/又は使用中に生じる熱負荷を損傷を受けずに克服する
には十分に熱安定性ではない。従って既に約85℃で測
定された電気光学係数の顕著な降下がポリマーマトリッ
クス中の発色団の緩和プロセスにより発生する。しかし
この光学係数が100℃以上の温度で安定していること
が望ましく、この理由から同時にポリマー材料に極めて
高いガラス遷移温度が要求される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、安定
した非線形光学活性を有するポリマー材料を開発するこ
とにある。特に発色団の緩和を100℃以上の温度まで
阻止し、その発色団成分が200℃以上の温度で長期間
にわたり熱酸化耐性である材料を提供することのできな
ければならない。
【0010】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、重付加生成物が (a)以下の構造 (1)
【化8】 [式中R1、R2、R3、R4は=H、ハロゲン、C1
〜C10アルキル、C3〜C6シクロアルキル、C1〜
C10アルコキシ又はフェニルであり、その際アルキル
基及びフェニル基は完全に又は一部フッ化されていても
よい]、 (2)
【化9】 [式中MはC1〜C8アルキレン基とO、S、SO2、
CF2、CH2、CH(CH3)、イソプロピル、ヘク
サフルオルイソプロピル、N=N、CH=CH、CO
O、CH=N、CH=N−N=CH、アルキレンオキシ
アルキレンとの化学結合を表すか又は以下の構造、
【化10】 (その際R1、R2、R3及びR4は上記の意味を表
す)の基である] (3)
【化11】 [式中rは0〜20であり、R5はH又はC1〜C5ア
ルキルである]の少なくとも1個の有機性ジ−又はポリ
シアン酸塩、及び(b)以下の構造
【化12】 [式中nは2〜6であり、R6、R7及びR8はそれぞ
れ水素原子、場合によってはエーテル官能基の1〜5個
の酸素原子により遮断されている線状又は分枝状のC1
〜C20アルキル基、又はフェニル基、ナフチル基、チ
エニル基、チアゾリル基又はピリジル基であり、Dは
O、S又はNR9であり、その際R9は水素原子、場合
によってはエーテル官能基の1〜5個の酸素原子により
遮断されている線状又は分枝状のC1〜C20アルキル
基、ベンジル基又はフェニル基又はナフチル基であり、
LはO、COO又はOCOであり、EはOH、NH2、
OCN又は以下の構造
【化13】 (GはO、OCO又はNR10であり、その際R10は
1個の水素原子又はC1〜C6アルキル基である)の基
であり、Zは電子受容体と置換されたメチレン基又はイ
ミノ基であり、XはS、O、NR11又は環状二重結合
を表すか又は構造
【化14】 (R11は1個の水素原子、線状又は分枝状のC1〜C
20アルキル基又はフェニル基又はナフチル基であり、
またTはCH又はNを表し、又は場合によってはZ及び
Tは一緒に=N−SO2−C≡、=N−CS−C≡又は
=N−CO−C≡の形の構造を形成する)を表し、Qは
CH基又はCR12基又はNであり、その際R12は線
状又は分枝状のC1〜C20アルキル基又はフェニル基
又はナフチル基である]から成る非線形光学活性コポリ
マーにより解決される。
【0011】本発明の有利な実施態様では置換基R1〜
R5はそれぞれ水素原子を表す。基Zはジシアノメチレ
ン基、アルコキシカルボニルシアノメチレン基、シアン
イミノ基又はアルコキシカルボニルイミノ基であると有
利である。原子団Yは有利にはCH基を表し、原子団X
は有利には1,2位縮合ベンゾール環を表す。
【0012】本発明により改良された特性を有するNL
O材料が供給される。これらの材料はNLO活性及び熱
的安定性を高度に有し、電気光学及び光デバイスの製造
に使用することを可能にする。従って本発明によるコポ
リマーにより、NLO活性が僅かでガラス遷移温度が低
いため、上記用途にはNLO作用が十分ではなく、異方
性特性が速すぎる緩和を蒙るというこれまで使用されて
きた材料と関連する問題は排除される。
【0013】本発明により使用されるジ−又はポリシア
ン酸塩もしくはそれらのプレポリマーは接着剤技術及び
ラミネート技術から元来公知である。その際特に4〜1
2個の炭素原子を有する過フッ化ジヒドロキシアルカン
類のジシアン酸塩も適していることが判明している。
【0014】優先的に使用されるシアン酸塩の例として
は、
【化15】 がある。
【0015】使用されるジ−及びポリシアン酸塩もしく
はそれらのプレポリマーは市販のものでも、また相応す
るフェノールをブロムシアンと置換することにり生成可
能である(これに関しては「有機体の合成(Organ
ic Syntheses)」第61巻(1983年)
第35〜38頁参照)。
【0016】非線形光学活性化合物、即ち発色団は、発
色団をシアン酸塩成分に結合する作用をする特殊な置換
基Eを有している。これらのコポリマーにおいてはシア
ン酸塩構成単位と発色団構成単位のモル比が95:5〜
50:50であると有利である。これらのコポリマーの
発色団成分は200℃以上まで熱酸化耐性であり、発色
団化合物のポリマーマトリックス中への埋込みは驚くべ
きことにその光学特性の広範な変異を可能にする。
【0017】非線形光学活性化合物に関してはドイツ連
邦共和国特許出願公開第19810030号明細書にも
言及されている。更に発色団及びその前駆体の合成並び
に発色団のポリマーマトリックスへの化学結合について
は、非線形光学活性コポリマーの製造と同様にその実施
例に記載されている。
【0018】本発明によるコポリマー、即ち重付加生成
物は、例えば熱的に開始されるか又は触媒により促進さ
れる、ジ−又はポリシアン酸塩(又は有利にはそのプレ
ポリマー)を非線形光学活性発色団と共付加反応させる
ことにより得ることができる。この多重反応は更に可溶
性の生成物を得るためにゲル化点に達する前に中断され
る。これらの生成物のモル質量は500〜100000
00g/モルの範囲、有利には1000〜100000
0g/モルの範囲である。
【0019】本発明による非線形光学活性ポリマーから
安定した非線形光学特性を有するポリマー材料もしくは
電気光学及び光デバイスを製造することができる。
【0020】従って本発明のもう1つの対象は、先に記
載した形の非線形光学活性コポリマーが基礎となってい
る安定した非線形光学特性を有するNLOポリマー材料
にある。
【0021】ポリマーの表面状態、加工可能性及び/又
は適合性を改善するために本発明によるポリマー材料に
(使用目的に応じて)加工補助剤を添加してもよい。そ
れらは例えばチキソトロピー剤、流れ調整剤、柔軟剤、
湿潤剤、内滑剤及び展色剤である。
【0022】本発明によるNLOポリマー材料は溶解さ
れた形で、網状化作用を有する化合物と共に、遠心分
離、浸漬、捺染又は塗布により基板に施される。このよ
うにして非線形光学装置を形成し、その際ポリマー材料
は電界中でガラス遷移温度まで緩慢に加熱する間に双極
性に配向され、引続き直ちに、速度支配されて、網状化
が行われる。冷却後優れた非線形光学特性及び網状化に
より高められた配向安定性及び従って高い使用温度でも
長時間安定性を高められたポリマー材料が得られる。本
発明による非線形光学特性を有するポリマー材料はその
安定性及び修正可能性の故に非線形光学機器に使用され
る電気光学及び光デバイスを形成するのに適している。
【0023】更に本発明の対象は、本発明による網状化
コポリマーから成る少なくとも1つの機能層を配向され
た形で含む電気光学及び光デバイスにある。
【0024】この機能層の形成には本発明による非線形
光学コポリマーをガラス、ITO(インジウム−錫−酸
化物)で被覆されたガラス又はシリコンウェハのような
適当な支持材上に例えばいわゆるスピンコーティング又
はそれぞれ他の薄層を形成するのに適した方法により施
すと有利である。更に網状化は高められた温度、場合に
よっては同時に極性配向して行われる。その詳細につい
ては実施例において説明する。
【0025】本発明の有利な実施態様ではNLOポリマ
ー材料から形成される機能層は直接支持材上に施され
ず、2つの緩衝層間に配置される。その際緩衝層は、で
きるだけ減衰を少なくするため、電極からの光の信号を
遮断する作用をする。有利には少なくとも1つの緩衝層
は機能層のポリマー材料よりも発色団含有量の少ない相
応して網状化されたNLOポリマー材料から成る。
【0026】非線形光学材料を製造するには本発明によ
る重付加生成物のオリゴマーのプレポリマーを使用する
と特に有利である。これらのプレポリマーの製造はそれ
自体公知の方法で行われるが、その際過剰に網状化作用
を有する化合物(ジ−もしくはポリシアン酸塩)を有す
る特別に置換された非線形光学活性発色団を反応させ
る。基板に施した後これらのプレポリマーをガラス遷移
温度以上で極性配向し、引続き電界を印加して改善され
た特性プロフィルを有する非線形光学活性重付加生成物
に網状化する。
【0027】
【発明の実施の形態】本発明を以下に実施例に基づき詳
述する。その際まず非線形光学活性化合物の合成につい
て説明し、次いで本発明の枠内で使用されるシアン酸塩
樹脂の合成及び非線形光学活性発色団のコポリマーへの
組込み、最後に非線形光学活性ポリマー材料の合成につ
いて説明する。
【0028】例中以下に記載する略語を使用する。 −Fp.=溶融点(融点) −Kp.=沸騰点(沸点) −Ausb.=収量 −Zerz.=分解
【0029】例 1 a) m−アミノフェノール0.1モルをn−臭化ブチ
ル0.11モル及びNaHCO30.1モルと共にメタ
ノール150mlに混和し、還流下に5時間加熱した。
冷却後濾過し、この溶媒を真空中で除去した。残留油を
真空中で分留した。3−(n−ブチル−アミノ)−フェ
ノールが得られた。 収量57%、Kp.=110℃(6・10−5トル)、
Fp.=35℃。
【0030】b) 3−(n−ブチル−アミノ)−フェ
ノール0.1モルを2−ブロムエタノール0.11モル
及びNaHCO30.1モルと共にメタノール100m
lに入れ還流下に10時間加熱した。冷却後濾過し、こ
の溶媒を真空中で除去し残渣を分留した。3−[N−
(n−ブチル)−N−(2−ヒドロキシエチル)−アミ
ノ]−フェノールが得られた。 収量=54%、Kp.=130〜140℃(5・10−
5トル)、Fp.=45〜47℃。
【0031】c) b)による化合物0.05モルをH
Cl飽和プロパノール50mlに溶かし、亜硝酸イソア
ミル0.1モルと混和した。20分後ジエチルエーテル
150mlと混和し、生成物を吸引濾別した。2−ニト
ロソ−5−[N−(n−ブチル)−N−(2−ヒドロキ
シエチル)−アミノ]−フェノール−塩酸塩が得られ
た。 収量=76%、Fp.=127℃(分解)。
【0032】d) c)による化合物0.01モルをジ
メチルフォルムアミド15mlに入れた1−ナフチル−
マロンニトリル0.011モル及びトリエチルアミン
0.02モルと共に短時間加熱し沸騰させた。冷却後水
と混和し、沈殿生成物をジクロルエタンで抽出した。こ
の溶媒を分留した後残渣を流れ調整剤として酢酸エチル
・エステルの使用下に数回にわたりシリカゲルでのクロ
マトグラフィーにより精製した。以下の構造
【化16】 の化合物、ベンゾ[a]−5−ジシアノメチレン−9−
[N−(n−ブチル)−N−(2−ヒドロキシエチル)
−アミノ]−7,12−フェノクサジンが得られた。 収量=30%、Fp.=190℃、λmax=618n
m(トルオール中)。
【0033】e) d)による化合物0.01モル及び
4−ヒドロキシ安息香酸0.015モルを不活性雰囲気
下に無水のN−メチルピロリドン100ml中で攪拌下
に溶解した。この遊離体を完全に溶解した後カルボニル
ジイミダゾールを少量ずつ添加し、引続きこの混合物を
6時間70℃に加熱した。その後反応生成物の溶液を水
で稀釈し、塩化メチレンにより抽出した。塩化メチレン
相を乾燥し、次いでこの塩化メチレンを蒸発により分離
した。粗生成物を酢酸エチルエステルから再結晶させ
た。ベンゾ[a]−5−ジシアノメチレン−9−[N−
(n−ブチル)−N−(2−ヒドロキシエチル)−アミ
ノ]−7,12−フェノクサジンの4−ヒドロオキシ安
息香酸エステルが得られた。 収量=85%、Fp.=124℃。
【0034】例 2 a) m−アミノフェノール0.1モルをメタノール1
50ml中でn−臭化ヘプチル0.11モル及びNaH
CO30.1モルと混和し、還流下に5時間加熱した。
冷却後濾過し、この溶媒を真空除去した。残留油を真空
分留した。3−(n−ヘプチル−アミノ)−フェノール
が得られた。 収量=62%、Kp.=130〜140℃(8・10−
5トル)、Fp.=27〜30℃。
【0035】b) 3−(n−ヘプチル−アミノ)−フ
ェノール0.1モルをメタノール100ml中で2−ブ
ロムエタノール0.11モル及びNaHCO30.1モ
ルと共に還流下に10時間加熱した。冷却後濾過し、こ
の溶媒を真空除去し、残渣を分留した。3−[N−(n
−ヘプチル)−N−(2−ヒドロキシエチル)−アミ
ノ]−フェノールが得られた。 収量=54%、Kp.=160〜170℃(1・10−
5トル)、Fp.=45〜47℃。
【0036】c) b)による化合物0.05モルをH
Cl飽和プロパノール50mlに溶かし、亜硝酸イソア
ミル0.1モルと混和した。20分後ジエチルエーテル
150mlと混和し、生成物を吸引濾別した。2−ニト
ロソ−5−[N−(n−ヘプチル)−N−(2−ヒドロ
キシエチル)−アミノ]−フェノール−塩酸塩が得られ
た。 収量=62%、Fp.=129℃(分解)。
【0037】d) c)による化合物0.01モルを1
−ナフチル−マロンニトリル0.011モル及びトリエ
チルアミン0.02モルと共にジメチルフォルムアミド
15ml中で短時間加熱し沸騰させた。冷却後水と混和
し、この沈殿生成物をジクロルエタンで抽出した。この
溶媒を分留した後残渣を流れ調整剤として酢酸エステル
の使用下に数回シリカゲルでのクロマトグラフィーによ
り精製した。以下の構造
【化17】 の化合物、ベンゾ[a]−5−ジシアノメチレン−9−
[N−(n−ヘプチル)−N−(2−ヒドロキシエチ
ル)−アミノ]−7,12−フェノオクサジンが得られ
た。 収量=28%、Fp.=155〜157℃、λmax=
622nm(トルオール中)。
【0038】e) d)による化合物0.01モル及び
4−ヒドロキシ安息香酸0.015モルを不活性雰囲気
下に無水のN−メチルピロリドン100ml中で攪拌下
に溶かした。遊離体を完全に溶解した後カルボニルジイ
ミダゾール0.02モルを少量ずつ添加し、引続きこの
混合物を6時間70℃に加熱した。その後反応生成物の
溶液を水で稀釈し、塩化メチレンにより抽出した。塩化
メチレン相を乾燥し、次いでこの塩化メチレンを蒸発に
より分離した。粗生成物を酢酸エチルエステルから再結
晶させた。ベンゾ[a]−5−ジシアノメチレン−9−
[N−(n−ブチル)−N−(2−ヒドロキシエチル)
−アミノ]−7,12−フェノオクサジンの4−ヒドロ
オキシ安息香酸エステルが得られた。 収量=80%、Fp.=120℃。
【0039】例 3 例1に従い構造
【化18】 の化合物、2−ジシアノメチレン−6−[N−(n−ブ
チル)−N−(2−ヒドロキシエチル)−アミノ]−チ
エノ−[3,2−b]ベンゾ[e]オクサジンを製造し
た。それには2−ニトロソ−5−[N−(n−ブチル)
−N−(2−ヒドロキシエチル)−アミノ]−フェノー
ル−塩酸塩(例1c参照)を2−チエニルマロンニトリ
ル0.01モル(これは無水テトラヒドロフラン100
mlに入れたマロンニトリル0.13モルを水素化ナト
リウム0.15モル、[(C6H5)3P]2PdCl
20.0015モル及び2−ヨード−チオフェン25g
との反応により還流下に3時間の煮沸及び引続いての塩
酸での中和により収量45%で製造したもの)と共にト
リエチルアミン0.02モルを添加したジメチルフォル
ムアミド15mlに入れて数分間還流下に加熱した。得
られた溶液を冷却した後水で稀釈し、その際沈殿した染
料を吸引濾別により分離した。精製は数回にわたるシリ
カゲルでのカラム・クロマトグラフィにより酢酸エチル
・エステルを流れ調整剤として使用して行われた。 収量=23%、Fp.=260℃。
【0040】このようにして製造された化合物0.01
モルと4−ヒドロキシ安息香酸0.015モルを不活性
雰囲気下に無水のN−メチルピロリドン100mlに入
れて攪拌溶解した。遊離体を完全に溶解した後カルボニ
ルジイミダゾール0.02モルを少量ずつ添加し、引続
きこの混合物を6時間70℃に加熱した。その後この反
応生成物の溶液を水で稀釈し、塩化メチレンにより抽出
した。塩化メチレン相を乾燥し、次いでこの塩化メチレ
ンを蒸発により分離した。粗生成物を酢酸エチルエステ
ルから再結晶させた。2−ジシアノメチレン−6−[N
−(n−ブチル)−N−(2−ヒドロキシエチル)−ア
ミノ]−チエノ−[3,2−b]ベンゾ[e]−オクサ
ジンの4−ヒドロキシ安息香酸エステルが得られた。 収量=83%、Fp.=133℃。
【0041】例 4 例2に従い2−ニトロソ−5−[N−(n−ヘプチル)
−N−(2−ヒドロキシエチル)−アミノ]−フェノー
ル−塩酸塩(例2c参照)及び1,8−ナフトスルトン
−9−[N−(n−ヘプチル)−N−(2−ヒドロキシ
エチル)−アミノ]−ベンゾ[d]イソチアゾロ−
[3,3a,4ab]−フェン−7,12−オクサジン
−4−ジオキシドから以下の構造
【化19】 のフェノオクサジン染料を製造した。 収量=35%、Fp.=178〜180℃。 このフェノオクサジン染料を例1eに従い4−ヒドロキ
シ安息香酸エステルに転換した。 収量=83%、Fp.=147℃。
【0042】例 5 ビスフェノールAのジシアン酸塩2.736gの融成物
中に(式(2)参照:R1〜R4=水素、M=イソプロ
ピル)攪拌下に例1による非線形光学発色団2.264
gを溶かした。その際均質な融成物が生成され、これは
130℃で初期重合(プレポリマー化)された。この重
付加反応を25分後急冷により中断し、その際慣用のラ
ッカー溶剤中で可溶性の重付加生成物が定収量で得られ
た。この重付加生成物を溶液から非線形光学ポリマー箔
に加工した。
【0043】例 6 ビスフェノールAのジシアン酸塩3.658gの融成物
中に(式(2)参照:R1〜R4=水素、M=イソプロ
ピル)攪拌下に例2による非線形光学発色団3.342
gを溶かした。その際均質な融成物が生成され、これを
130℃でプレポリマー化した。この重付加を35分後
急冷により中断し、その際慣用のラッカー溶剤中で可溶
性の重付加生成物が定収量で得られた。この重付加生成
物を溶液から非線形光学ポリマー箔に加工した。
【0044】例 7 例6に従いビスフェノールAのジシアン酸塩6.89g
及び例2による非線形光学発色団3.11gから重付加
生成物を製造し、ポリマー箔に加工した。
【0045】例 8 例6に従いビスフェノールAのジシアン酸塩3.41g
及び例2による非線形光学発色団0.57gから重付加
生成物を製造し、ポリマー箔に加工した。
【0046】例 9 ポリマー、即ちシアン酸塩樹脂及び官能化された非線形
光学活性化合物から成る重付加生成物をスピンコーティ
ングにより溶液からガラス、ITO(インジウム−錫−
酸化物)で被覆されたガラス又はシリコンウェハのよう
な適当な支持材上に施し、30分間例えば100℃で箔
が安定化するまでアニールし、引続き不活性ガス雰囲気
で高められた温度、場合によってはアセチルアセトネー
ト及び1,4−ジアザビシクロ[2.2.2.]−オク
タンのような適当な触媒を添加して硬化させた。反応条
件及び得られた結果を次表にまとめる。
【表 1】使用ポリマー(例) 硬化温度/時間 発色団分量(質量%) 5 140℃/1h 45.3 160℃/1h 6 140℃/1h 47.7 180℃/1h 7 140℃/1h 31.1 180℃/1h 8 140℃/1h 14.6 180℃/1h 200℃/3h
【0047】例 10 電気光学テストのために本発明による重付加生成物又は
相応するプレポリマーを場合によっては網状化作用を有
する化合物と共に適当な溶媒に入れてスピンコーティン
グによりITOで被覆されたガラス上に施した。このよ
うにして製造された箔の層厚は通常3〜6μmであっ
た。高度の非中心対称性の配向を達成するための電気分
極用に、重付加生成物からなるこの箔の上に金電極をス
パッタリングした。その際対向電極は透光性のITO層
であった。ガラス遷移温度範囲まで検体を加熱した後直
流電圧を印加し、その際電気的破壊及び従って箔の破壊
を回避するために、非線形光学分子単位の配向挙動に必
要な電圧上昇を調整した。50〜100V/μmの分極
電界強度を達した後非線形光学分子単位の配向には15
分の極性化時間で十分であった。引続き検体を網状化、
即ち熱的に網状化し、次いで検体を恒常的に電界を印加
しながら室温まで冷却し、それにより配向を固定した。
【0048】ポリマー検体の電気光学テストは金電極で
の一回の反射後斜めに放射されるレーザ光線を干渉計に
より測定することにより行われた。それに必要な測定構
成及び測定評価は公知である(例えば「Appl.Ph
ys.Lett.」第56巻(1990年)第1734
〜1736頁参照)。
【0049】例 11 電気光学デバイス、例えば電気光学位相変調器を製造
(タミール(T.Tamir)による「導波オプトエレ
クトロニクス」中のアルファネス(R.C.Alfer
ness)による「チタンを拡散されたリチウム、ニオ
ブ酸塩導波デバイス」シュプリンガー出版、ベルリン、
ハイデルベルグ、ニューヨーク、1988年、第155
頁参照)するため例5〜7に相当する非線形光学ポリマ
ーを使用した。適当な基板、例えばシリコンウェハ上に
金属製の電極を施すか、又は電気伝導率が良好な場合に
は基板自体を電極として使用した。この基板上に重付加
生成物の2つの層を例えばスピンコーティングにより順
次施した。第1の層は14.6質量%の発色団成分を有
する例8による重付加生成物から成り、第2の層は3
1.1もしくは45.3もしくは47.7質量%の発色
団成分を有する例5〜7の重付加生成物から成る。第1
の層を例9に従い硬化し、次いで第2の層を施し、30
分間100℃で箔が安定化するまでアニールした。2つ
の層の組成は若干異なり、従って2層間に例えば0.0
1〜0.02の若干の屈折率の相異が生じる。しかし両
層の発色団含有量はほぼ同じであってもよい。両層の厚
さはそれぞれ2〜4μmである。第2の層中に公知の光
漂白法により及び適当なフォトマスクの使用により4〜
7μmの幅でストライプ導波路を形成した。次いで第2
の層上に、位置的には導波路構造上に発色団の極性化の
ための電極を施した。場合によってはその代わりに金属
のフォトマスクを導波路の構造化に使用してもよい。第
2のポリマー層の極性化及び硬化には一般に100V/
μmの電界強度で電界を印加し、更に硬化サイクルを例
9に従い行う。金属電極を(また場合によってはフォト
マスクを)除去した後上方カバー層(その組成及び層厚
は第1に施された層に相当する)を施し、硬化させた。
次いでこの上方カバー層上に、位置的にはストライプ導
波路上にもう1つの金属製電極をストライプ電極として
施した。ポリマー層を施された基板を鋸断することによ
り光を取込みかつ放出するための端面を形成することが
できる。こうして上記形式のデバイスのストライプ導波
路に約30〜50pm/Vの電気光学係数を達成するこ
とができた。
【0050】本発明による網状化ポリマー材料は分極後
180℃までの温度に高い配向安定性を示す。それに含
まれる発色団は優れた温度安定性を示すため、これらの
材料は工業的に使用することができる長期安定性の電気
光学及び光デバイスの製造に使用するのに適している。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)以下の構造 (1) 【化1】 [式中R1、R2、R3、R4は=H、ハロゲン、C1
    〜C10アルキル、C3〜C6シクロアルキル、C1〜
    C10アルコキシ又はフェニルであり、その際アルキル
    基及びフェニル基は完全に又は一部フッ化されていても
    よい]、 (2) 【化2】 [式中MはC1〜C8アルキレン基とO、S、SO2、
    CF2、CH2、CH(CH3)、イソプロピル、ヘク
    サフルオルイソプロピル、N=N、CH=CH、CO
    O、CH=N、CH=N−N=CH、アルキレンオキシ
    アルキレンとの化学結合を表すか又は以下の構造、 【化3】 (その際R1、R2、R3及びR4は上記の意味を表
    す)の基である] (3) 【化4】 [式中rは0〜20であり、R5は水素又はC1〜C5
    アルキルである]の少なくとも1個の有機性ジ−又はポ
    リシアン酸塩、及び(b)以下の構造 【化5】 [式中nは2〜6であり、R6、R7及びR8はそれぞ
    れ水素原子、場合によってはエーテル官能基の1〜5個
    の酸素原子により遮断されている線状又は分枝状のC1
    〜C20アルキル基、又はフェニル基、ナフチル基、チ
    エニル基、チアゾリル基又はピリジル基であり、Dは
    O、S又はNR9であり、その際R9は水素原子、場合
    によってはエーテル官能基の1〜5個の酸素原子により
    遮断されている線状又は分枝状のC1〜C20アルキル
    基、ベンジル基又はフェニル基又はナフチル基であり、
    LはO、COO又はOCOであり、EはOH、NH2、
    OCN又は以下の構造 【化6】 (GはO、OCO又はNR10であり、その際R10は
    1個の水素又はC1〜C6アルキル基である)の基であ
    り、Zは電子受容体と置換されたメチレン基又はイミノ
    基であり、XはS、O、NR11又は環状二重結合を表
    すか又は構造 【化7】 (R11は1個の水素原子、線状又は分枝状のC1〜C
    20アルキル基又はフェニル基又はナフチル基であり、
    またTはCH又はNを表し、又は場合によってはZ及び
    Tは一緒に=N−SO2−C≡、=N−CS−C≡又は
    =N−CO−C≡の形の構造を形成する)を表し、Qは
    CH基又はCR12基又はNであり、その際R12は線
    状又は分枝状のC1〜C20アルキル基又はフェニル基
    又はナフチル基である]から成る重付加生成物であるこ
    とを特徴とする非線形光学活性コポリマー。
  2. 【請求項2】 シアン酸塩構成単位と非線形光学活性構
    成単位のモル比が95:5〜50:50であることを特
    徴とする請求項1記載のコポリマー。
  3. 【請求項3】 R1〜R5が水素原子を表すことを特徴
    とする請求項1又は2記載のコポリマー。
  4. 【請求項4】 基Zがジシアノメチレン基、アルコキシ
    カルボニルシアノメチレン基、シアンイミノ基又はアル
    コキシカルボニルイミノ基であることを特徴とする請求
    項1乃至3のいずれか1つに記載のコポリマー。
  5. 【請求項5】 Xが1,2位縮合ベンゾール環であるこ
    とを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載の
    コポリマー。
  6. 【請求項6】 YがCH基であることを特徴とする請求
    項1乃至5のいずれか1つに記載のコポリマー。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至6のいずれか1つに記載の
    網状化コポリマーから成る少なくとも1つの機能層を配
    向された形で含んでいることを特徴とする電気光学及び
    光デバイス。
  8. 【請求項8】 機能層が2つの緩衝層の間に配置されて
    いることを特徴とする電気光学及び光デバイス。
  9. 【請求項9】 緩衝層の少なくとも1つが機能層と同様
    に相応する網状化コポリマーから成り、その際緩衝層の
    コポリマーの発色団含有量が機能層のコポリマーの発色
    団含有量よりも少ないことを特徴とする請求項8記載の
    電気光学及び光デバイス。
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