JP2636062B2 - Method for producing film-like nonlinear optical material - Google Patents
Method for producing film-like nonlinear optical materialInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、非線形光学材料の新規な製造方法、さらに
詳しくいえば、合成樹脂膜中にポリジアセチレン結晶が
分散された、高い非線形光学特性を有するフィルム状材
料の新規な製造方法に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel method for producing a nonlinear optical material, and more particularly, to a film having high nonlinear optical properties in which a polydiacetylene crystal is dispersed in a synthetic resin film. The present invention relates to a novel method for producing a sheet-like material.
従来の技術 光が物質を透過する時に物質に誘起される分極のう
ち、光の電界強度の2乗以上に比例する量を非線形分極
という。一般に、光の電界が小さい通常光の場合には、
線形効果のみが観測されるが、レーザー光のようにコヒ
ーレントな強電界光の下では非線形分極が大きくなり、
その結果、非線形光学効果が発現する。2次の非線形光
学効果としては、第2次高調波発生(SHG)、パラメト
リック発振、ポッケルス効果など、3次の非線形光学効
果としては、第3高調波発生(THG)、電界誘起SHG、カ
ー効果、光位相共役、光双安定性などが挙げられる。こ
れらの効果を効率よく発現する非線形光学材料は、新し
い光エレクトロニクスの基幹をささえる素子としての、
レーザー波長変換などの光変調素子、高速スイッチング
素子、光理論ゲート、光トランジスタなど、光コンピュ
ータ実現に不可欠の材料として注目されている。2. Description of the Related Art Among polarizations induced in a substance when light passes through the substance, an amount proportional to the square of the electric field intensity of the light or more is called non-linear polarization. Generally, in the case of ordinary light where the electric field of light is small,
Only the linear effect is observed, but under coherent strong electric field light such as laser light, nonlinear polarization increases,
As a result, a nonlinear optical effect appears. The second-order nonlinear optical effects include second harmonic generation (SHG), parametric oscillation, and Pockels effect. The third-order nonlinear optical effects include third harmonic generation (THG), electric-field-induced SHG, and the Kerr effect. , Optical phase conjugation, optical bistability, and the like. Non-linear optical materials that efficiently express these effects are elements that support the backbone of new optoelectronics.
It is attracting attention as an indispensable material for realizing an optical computer, such as a light modulation element for laser wavelength conversion, a high-speed switching element, an optical theory gate, and an optical transistor.
現在、非線形光学材料としては、リン酸2水素カリウ
ム(KDP)、ニオブ酸リチウム、硅素酸ビスマス(BS
O)、ガリウム−アルセナイド超格子半導体などの無機
材料、尿素、2−メチル−4−ニトロアニリン(MN
A)、2−アセチルアミド−4−ニトロ−N,N−ジメチル
アニリン(DAN)、4−ジエチルアミノ−4′−ニトロ
スチルベン(DEANS)、シアニン色素、ポリアセチレ
ン、ポリジアセチレン、フタロシアニンなどの有機材料
が、実用化あるいは実用化に向けての研究開発が進めら
れている。Currently, nonlinear optical materials include potassium dihydrogen phosphate (KDP), lithium niobate, and bismuth silicate (BS
O), inorganic materials such as gallium-arsenide superlattice semiconductors, urea, 2-methyl-4-nitroaniline (MN
A) Organic materials such as 2-acetylamido-4-nitro-N, N-dimethylaniline (DAN), 4-diethylamino-4'-nitrostilbene (DEANS), cyanine dye, polyacetylene, polydiacetylene, phthalocyanine, Research and development for practical use or practical use are underway.
アイイーイーイースペクトルム(IEEE Spectrum)Ju
ne(1981年)第26〜33頁の記載によれば、一般に有機材
料は無機結晶に比べて、非線形光学効果が大きく、SHG
及びTHG等の係数が10〜1000倍程度であり、光応答速度
も1000倍以上速いとされている。また、光損傷に対する
しきい値も大きいことが認められている。IEEE Spectrum Ju
ne (1981), pp. 26-33, generally, organic materials have a larger nonlinear optical effect than inorganic crystals, and SHG
And the coefficient such as THG is about 10 to 1000 times, and the light response speed is 1000 times or more. It has also been recognized that the threshold value for optical damage is large.
このような有機非線形光学材料の優れた特性について
は、さらに詳しく次の文献に記載されている。The excellent properties of such organic nonlinear optical materials are described in more detail in the following literature.
「Nonlinear Optical Properties of Organic M
olecules and Crystals」D.S.Chemla and J.Zyss
Eds.(ACADEMIC PRESS,Inc.,1987年) 「有機非線形光学材料」加藤政雄、中西八郎監修
((株)シーエムシー出版、1985年) 発明が解決しようとする問題点 非線形光学材料として要求される性能は、非線形光学
特性が大きいことが最優先であることはもちろんである
が、光学的均一性、透明性、さらには薄膜化などを含め
た易加工性も重要である。`` Nonlinear Optical Properties of Organic M
olecules and Crystals '' DSC Chemla and J. Zyss
Eds. (ACADEMIC PRESS, Inc., 1987) "Organic Nonlinear Optical Materials", edited by Masao Kato and Hachiro Nakanishi (CMC Publishing Co., Ltd., 1985) Problems to be solved by the invention. As for the performance, it is a matter of course that the highest non-linear optical property is the highest priority, but the optical uniformity, transparency, and ease of processing including thinning are also important.
大きな非線形光学特性を有する有機・高分子材料の中
でもポリジアセチレンは、固相重合という特異の反応に
よって共役主鎖が完全に配向した高分子結晶として得ら
れ、10-9esu以上の3次の非線形光学定数と1ピコ秒以
下の速い応答速度が報告されているため、光双安定性を
利用した光スイッチ、光演算素子への応用展開が期待さ
れている材料である。しかしながら、完全配向高分子結
晶であるために、ほとんどの誘導体が溶媒に不溶である
という欠点を有し、高分子であるにもかかわらず薄膜化
が容易でない。ジアセチレンモノマーを真空蒸着して形
成された薄膜に、紫外線やγ線を照射することにより固
相重合してポリジアセチレン薄膜とするなどの工夫もさ
れているが、熱固相重合性のモノマーを真空蒸着するの
は困難である。また、ジアセチレンモノマー溶液や融液
を基板上に流延して、モノマー多結晶薄膜を形成する方
法では、膜面の平滑性が悪く光学材料としては不適当で
ある。Among organic and polymer materials with large nonlinear optical properties, polydiacetylene is obtained as a polymer crystal in which the conjugate main chain is completely oriented by a specific reaction called solid-state polymerization, and has a tertiary nonlinearity of 10 -9 esu or more. Since optical constants and fast response times of 1 picosecond or less have been reported, the material is expected to be applied to optical switches and optical arithmetic devices utilizing optical bistability. However, since it is a perfectly oriented polymer crystal, most of the derivatives have a disadvantage that they are insoluble in a solvent, and it is not easy to form a thin film despite being a polymer. A thin film formed by vacuum deposition of a diacetylene monomer is irradiated with ultraviolet rays or γ-rays to solid-phase polymerize it into a polydiacetylene thin film. It is difficult to perform vacuum deposition. Also, a method of casting a diacetylene monomer solution or melt on a substrate to form a monomer polycrystalline thin film has poor film surface smoothness and is unsuitable as an optical material.
このように非線形光学特性の大きなポリジアセチレン
の加工性を向上させ、薄膜化などの素子化を容易にする
ことが、現在最も求められているところである。At present, it is the most demanded to improve the processability of polydiacetylene having a large nonlinear optical characteristic and to facilitate the device formation such as thinning.
本発明は、このような事情のもとで、これまで得るこ
とがむずかしかったフィルム状非線形光学材料を簡単に
製造するための方法を提供することを目的としてなされ
たものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a method for easily manufacturing a film-like nonlinear optical material which has been difficult to obtain.
問題点を解決するための手段 本発明者らは、ポリジアセチレン化合物の大きな非線
形光学特性をそこなうことなく、フィルム状に成形する
方法について、鋭意研究を重ねた結果、合成樹脂中にポ
リジアセチレン化合物のモノマーであるジアセチレン化
合物を混合し、これを製膜したのち、合成樹脂膜中でジ
アセチレン化合物を固相重合させてポリジアセチレン化
合物を形成させることによりその目的を達成しうること
を見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive research on a method of forming a polydiacetylene compound into a film without deteriorating the large nonlinear optical characteristics of the polydiacetylene compound. After mixing a diacetylene compound which is a monomer and forming the film, it has been found that the object can be achieved by forming a polydiacetylene compound by solid-phase polymerization of the diacetylene compound in a synthetic resin film. The present invention has been made based on the findings.
すなわち、本発明は、溶媒中に、合成樹脂と固相重合
可能なジアセチレン化合物とを、容積比5:1ないし1:20
の割合で溶解し、これを平面上に流展し溶媒を除去する
ことによって製膜したのち、前記ジアセチレン化合物を
固相重合させて、合成樹脂膜中に分散されたポリジアセ
チレンを形成させることを特徴とするフィルム状非線形
光学材料の製造方法を提供するものである。That is, the present invention, in a solvent, a synthetic resin and a solid-state polymerizable diacetylene compound, a volume ratio of 5: 1 to 1:20.
After dissolving at a ratio of, and forming a film by spreading this on a plane and removing the solvent, the diacetylene compound is subjected to solid-phase polymerization to form polydiacetylene dispersed in the synthetic resin film. And a method for producing a film-like nonlinear optical material characterized by the following.
本発明に用いられる合成樹脂としては、ジアセチレン
化合物と共通溶媒に可溶であればどんなものでもよく、
例えば、ポリスチレン、ポリビニルクロライド、ポリビ
ニリデンクロライド、ポリビニリデンフルオライド、ポ
リビニルカルバゾール、ポリメチルメタクリレート、ポ
リイソブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリカ
ーボネート、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポ
リビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリア
クリル酸、シアノメチルセルロース、ポリエステル、ポ
リアミドなどが挙げられるが、これらに限定されるもの
ではない。これらは、単独で用いてもよいし、また2種
類以上を混合して用いることもできる。As the synthetic resin used in the present invention, any resin may be used as long as it is soluble in a diacetylene compound and a common solvent.
For example, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, polyvinyl carbazole, polymethyl methacrylate, polyisobutyl methacrylate, polyvinyl acetate, polycarbonate, polysulfone, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyacrylic acid, cyanomethyl cellulose , Polyester, polyamide and the like, but are not limited thereto. These may be used alone or in combination of two or more.
本発明に用いられる固相重合可能なジアセチレン化合
物としては、例えば、ヘキサジインジオール−p−トル
エンスルホナート(PTS)、ジカルバゾリルヘキサジイ
ン(DCHD)、5,7−ドデカジイン−1,12−ジオールフェ
ニルウレタン(TCDU)、ヘキサジインジオール(HDD
O)、ビス(m−アセチルアミノフェニル)ブタジイン
(m−AAPB)、ビス(4−n−ブチルテトラフルオロフ
ェニル)ブタジイン(BTFP)、2,2′,5,5′−テトラキ
ス(トリフルオロメチル)ジフェニルジアセチレン(DF
MP)、3−メチルアミノフェニル−3,5ビス−(トリフ
ルオロメチル)フェニルブタジイン(MADF)、1−(3,
5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル)−5−カル
バゾリルペンタ−1,3−ジイン(DFCP)、4,6−デカジイ
ン−1,10−ジオールビス[(n−ブチルカルボニルメチ
ル)ウレタン](3BCMU)、10,12−ペンタコサジイノイ
ック酸(12−8ADA)などが挙げられるが、これらに限定
されるものではない。これらは、単独で用いてもよい
し、また2種類以上を混合して用いることもできる。Examples of the solid-state polymerizable diacetylene compound used in the present invention include hexadiynediol-p-toluenesulfonate (PTS), dicarbazolylhexadiyne (DCHD), and 5,7-dodecadinin-1,12. -Diol phenyl urethane (TCDU), hexadiyne diol (HDD
O), bis (m-acetylaminophenyl) butadiyne (m-AAPB), bis (4-n-butyltetrafluorophenyl) butadiyne (BTFP), 2,2 ', 5,5'-tetrakis (trifluoromethyl) Diphenyl diacetylene (DF
MP), 3-methylaminophenyl-3,5bis- (trifluoromethyl) phenylbutadiyne (MADF), 1- (3,
5-bis (trifluoromethyl) phenyl) -5-carbazolylpenta-1,3-diyne (DFCP), 4,6-decadiin-1,10-diol bis [(n-butylcarbonylmethyl) urethane] (3BCMU ), 10,12-pentacosadiinoic acid (12-8ADA) and the like, but are not limited thereto. These may be used alone or in combination of two or more.
本発明に係わる合成樹脂とジアセチレン化合物の混合
割合は、ジアセチレン化合物の固相重合性発現の有無、
製膜性、光学的透明性、非線形光学特性の大きさ等によ
り制限され、体積基準で前者と後者の比が5:1ないし1:2
0の範囲が好適である。この合成樹脂膜に含有されたジ
アセチレン化合物が、加熱、紫外線照射、γ線照射等の
方法により固相重合されることにより、高い非線形光学
特性を有する材料となる。The mixing ratio of the synthetic resin and the diacetylene compound according to the present invention, the presence or absence of solid-state polymerization of the diacetylene compound,
Film forming properties, optical transparency, limited by the size of nonlinear optical properties, etc., the ratio of the former to the latter on a volume basis is 5: 1 to 1: 2
A range of 0 is preferred. The diacetylene compound contained in the synthetic resin film is solid-phase polymerized by a method such as heating, ultraviolet irradiation, γ-ray irradiation, or the like, thereby obtaining a material having high nonlinear optical characteristics.
本発明の非線形光学材料は、ポリジアセチレン化合物
の含有量により、3次の非線形光学定数の大きさを10
-12〜10-8esuの範囲で制御することができる。また、ポ
リジアセチレンの結晶がサブミクロン以下の大きさで樹
脂膜中に分散しているため、可視から赤外領域では良好
な光学的透明性が得られ、光学面の平滑性に優れた薄膜
作製が容易な材料である。The nonlinear optical material of the present invention has a third-order nonlinear optical constant of 10% depending on the content of the polydiacetylene compound.
It can be controlled in the range of -12 to 10 -8 esu. In addition, since polydiacetylene crystals are dispersed in the resin film with a size of submicron or less, good optical transparency is obtained in the visible to infrared region, and a thin film with excellent optical surface smoothness is produced. Is an easy material.
本発明の方法に従えば、前記の非線形光学材料は、溶
媒中に、合成樹脂と固相重合可能なジアセチレン化合物
とを、容積比5:1ないし1:20の割合で加えて溶解したの
ち、これを平面上に流展して製膜し、ついでジアセチレ
ン化合物を固相重合させることによって製造することが
できる。According to the method of the present invention, the nonlinear optical material is dissolved in a solvent after adding a synthetic resin and a diacetylene compound capable of solid phase polymerization in a volume ratio of 5: 1 to 1:20. It can be manufactured by spreading this on a flat surface to form a film, and then subjecting the diacetylene compound to solid-phase polymerization.
この際に用いられる溶媒としては、メチルアルコー
ル、エチルアルコール、ブチルアルコール、アセトン、
メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、アニソール、
テトラハイドロフラン、ジメチルホルムアミド、N−メ
チルピロリドン、アセトニトリル、酢酸エチル、酢酸ブ
チル、クロロホルム、塩化メチレン、ジエチルエーテ
ル、ジメチルセルソルブ、ベンゼン、ヘキサン、シクロ
ヘキサンなどの有機溶媒と水などが挙げられるが、合成
樹脂とジアセチレン化合物の両者を溶解する溶媒であれ
ばよく、これらに限定されるものではない。また、これ
らは単独で用いてもよいし2種類以上を混合して用いる
こともできる。As a solvent used at this time, methyl alcohol, ethyl alcohol, butyl alcohol, acetone,
Methyl ethyl ketone, cyclohexanone, anisole,
Organic solvents such as tetrahydrofuran, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, acetonitrile, ethyl acetate, butyl acetate, chloroform, methylene chloride, diethyl ether, dimethyl cellosolve, benzene, hexane, and cyclohexane, and water, etc. Any solvent may be used as long as it can dissolve both the resin and the diacetylene compound, and the solvent is not limited thereto. These may be used alone or in combination of two or more.
本発明を好適に実施するには、先ず上記の溶媒に、合
成樹脂と固相重合可能なジアセチレン化合物とを均一に
溶解させる。この時、前者と後者の比は体積基準で5:1
ないし1:20の範囲、容質全体の濃度は、10〜0.01重量%
程度が望ましい。この溶液を平面上に流延して薄膜を形
成する方法としては、キャスト法、浸積法、スピンコー
ティング法等が挙げられる。さらに、溶媒が留去されに
くい場合には、加熱あるいは真空乾燥等の方法によっ
て、乾燥して薄膜とする。これらの製膜過程で、製膜性
やジアセチレン結晶の分散性、得られた膜の機能的強度
等を向上させる目的で、溶質として第3成分を加えるこ
とは、なんら制限されるものではない。また、薄膜の厚
さは、数十μm〜0.01μm程度の範囲で容易に制御する
ことができるが、必ずしもこの範囲に限定されるもので
はない。In order to suitably carry out the present invention, first, a synthetic resin and a diacetylene compound capable of solid phase polymerization are uniformly dissolved in the above-mentioned solvent. At this time, the ratio of the former to the latter is 5: 1 on a volume basis
Or 1:20, the concentration of the whole substance is 10-0.01% by weight
A degree is desirable. Casting, immersion, spin coating and the like can be mentioned as a method for casting this solution on a flat surface to form a thin film. Further, when the solvent is hardly distilled off, the film is dried by heating or vacuum drying to form a thin film. In these film forming processes, the addition of the third component as a solute for the purpose of improving film forming properties and dispersibility of diacetylene crystals, functional strength of the obtained film, and the like is not limited at all. . Further, the thickness of the thin film can be easily controlled in a range of about several tens of μm to about 0.01 μm, but is not necessarily limited to this range.
このようにして合成樹脂中に固相重合可能なジアセチ
レン化合物微結晶が均一に分散した、ほとんど無色透明
な薄膜を得ることができる。すなわち、この薄膜中で
は、ジアセチレン化合物はそれぞれ固有の結晶ドメイン
を形成しており、そのためにジアセチレン化合物の固相
重合性が保存されて、それらを重合させることができる
と同時に、それらの微結晶ドメインの大きさが充分小さ
いため、光の散乱損失を低減させることができている。Thus, an almost colorless and transparent thin film in which the diacetylene compound microcrystals capable of solid phase polymerization are uniformly dispersed in the synthetic resin can be obtained. That is, in this thin film, each diacetylene compound forms a unique crystal domain, and therefore, the solid-state polymerizability of the diacetylene compound is preserved, so that they can be polymerized and, at the same time, their fine particles are formed. Since the size of the crystal domain is sufficiently small, scattering loss of light can be reduced.
固相重合の方法としては、得られた薄膜を加熱する、
あるいは紫外線照射、γ線照射するなどの方法が挙げら
れ、これらの方法単独あるいは2種類以上の組合せが適
用でかる。重合過程でこれらの薄膜は、赤、青、紫など
ジアセチレン化合物に特有の発色を示し、最終的には、
表面反射光が金属光沢をしめすようになって、ポリジア
セチレンの共役主鎖が形成されたことが認められる。こ
の固相重合に要する時間は、ジアセチレン化合物単独の
結晶の場合の大きく異なることはなく、50〜100℃程度
の加熱では数時間〜数日、紫外線照射では数分〜数時
間、γ線照射では数MRad〜数百MRadで重合が完了する。As a method of solid phase polymerization, heating the obtained thin film,
Alternatively, methods such as ultraviolet irradiation and γ-ray irradiation may be mentioned, and these methods may be used alone or in combination of two or more. In the course of polymerization, these thin films show colors unique to diacetylene compounds such as red, blue and purple, and ultimately,
It is recognized that the surface reflected light became metallic luster and a conjugated main chain of polydiacetylene was formed. The time required for this solid phase polymerization does not differ greatly in the case of a crystal of a diacetylene compound alone, several hours to several days for heating at about 50 to 100 ° C., several minutes to several hours for ultraviolet irradiation, γ-ray irradiation The polymerization is completed in several MRads to several hundred MRads.
このようにして得た合成樹脂中にポリジアセチレン微
結晶が分散した薄膜は、10-12〜10-8esuの範囲の3次非
線形光学定数を有することが、波長1.5〜2.1μmのレー
ザー光を照射した場合の第3高調波発生の効率から求め
られた。A thin film in which polydiacetylene microcrystals are dispersed in the synthetic resin thus obtained has a third-order nonlinear optical constant in the range of 10 -12 to 10 -8 esu. It was determined from the efficiency of third harmonic generation when irradiated.
実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
実施例1 ポリメチルメタクリレート(PMMA)1.2gとヘキサジイ
ンジオール−p−トルエンスルホナート(PTS)1.4gを
テトラハイドロフラン30mlに均一に溶解する。この溶液
1mlを76x26mmのガラス基板上に流展し、スピンコーティ
ング法で厚さ0.5μmの無色透明薄膜を形成した。Example 1 1.2 g of polymethyl methacrylate (PMMA) and 1.4 g of hexadiynediol-p-toluenesulfonate (PTS) are uniformly dissolved in 30 ml of tetrahydrofuran. This solution
1 ml was spread on a 76 × 26 mm glass substrate, and a 0.5 μm thick colorless transparent thin film was formed by spin coating.
この薄膜試料を60℃で48時間加熱すると、PTSが固相
重合して赤色に変化し、その反射光は金色になった。When this thin film sample was heated at 60 ° C. for 48 hours, the PTS was solid-state polymerized and turned red, and the reflected light became gold.
このようにして得られた、PMMAとそれに分散されたpo
ly−PTS微結晶からなる非線形光学材料は、可視から赤
外領域の光散乱がほとんどなく、励起レーザー波長2.1
μmに対する第3高調波発生の測定から、3次の非線形
光学定数として5x10-11esuを有することが認められた。The PMMA thus obtained and the po dispersed in it
The nonlinear optical material composed of ly-PTS microcrystals has almost no light scattering in the visible to infrared region, and has an excitation laser wavelength of 2.1
Measurement of the third harmonic generation with respect to μm confirmed that the third-order nonlinear optical constant had 5 × 10 −11 esu.
実施例2 ポリビニルピロリドン(PVPo)100mgとPTS30mgをアセ
トン50mlに溶解する。この溶液3mlを3x10mmの合成石英
基板上に流展し、スピンコーティング法で厚さ0.1μm
の無色透明薄膜を形成した。Example 2 100 mg of polyvinylpyrrolidone (PVPo) and 30 mg of PTS are dissolved in 50 ml of acetone. 3 ml of this solution was spread on a 3x10 mm synthetic quartz substrate and spin-coated to a thickness of 0.1 μm.
Was formed.
この薄膜試料を60℃で48時間加熱すると、PTSが固相
重合して赤色に変化し、その反射光は金色になった。When this thin film sample was heated at 60 ° C. for 48 hours, the PTS was solid-state polymerized and turned red, and the reflected light became gold.
このようにして得られた、PVPoとそれに分散されたpo
ly−PTS微結晶からなる非線形光学材料は、可視から赤
外領域の光散乱がほとんどなく、励起レーザー波長1.8
μmに対する第3高調波発生の測定から、3次の非線形
光学定数として1x10-10esuを有することが認められた。The PVPo thus obtained and the po dispersed in it
The nonlinear optical material composed of ly-PTS microcrystals has almost no light scattering in the visible to infrared region, and the excitation laser wavelength is 1.8
Measurement of the third harmonic generation for μm confirmed that it had 1 × 10 −10 esu as the third-order nonlinear optical constant.
実施例3 PMMA120mgとジカルバゾリルヘキサジイン(DCHD)2.8
gをテトラハイドフラン100mlに均一に溶解する。この溶
液0.1mlを30x10mmの合成石英基板上に流展し、スピンコ
ーティング法で厚さ0.05μmの無色透明薄膜を形成し
た。Example 3 PMMA 120 mg and dicarbazolyl hexadiyne (DCHD) 2.8
g is uniformly dissolved in 100 ml of tetrahydrofuran. 0.1 ml of this solution was spread on a synthetic quartz substrate of 30 × 10 mm, and a colorless transparent thin film having a thickness of 0.05 μm was formed by a spin coating method.
この薄膜試料を24時間真空乾燥した後、γ線を30MRad
照射すると、DCHDが固相重合して青色に変化し、その反
射光には金属光沢が認められた。After vacuum drying this thin film sample for 24 hours, γ-ray
Upon irradiation, DCHD was solid-state polymerized and turned blue, and the reflected light showed metallic luster.
このようにして得られた、PMMAとそれに分散されたpo
ly−DCHD微結晶からなる非線形光学材料は、可視から赤
外領域の光散乱がほとんどなく、第3高調波発生の測定
から励起レーザー波長2.1μmでは1x10-9esu、さらに励
起レーザー波長2μmでは5x10-9esuの3次の非線形光
学定数を有することが認められた。The PMMA thus obtained and the po dispersed in it
ly-DCHD nonlinear optical material consisting of crystallites little light scattering in the infrared region from the visible, the third excitation from the measurement of harmonic generation laser wavelength 2.1μm in 1x10 -9 esu, further excitation laser at a wavelength of 2 [mu] m 5x10 It was found to have a third order nonlinear optical constant of -9 esu.
実施例4 PMMA120mgとDCHD140mgをジメチルホルムアミド20mlに
均一に溶解する。この溶液0.3mlを30x10mmの合成石英基
板上に流展し、スピンコーティング法で厚さ0.1μmの
無色透明薄膜を形成した。Example 4 120 mg of PMMA and 140 mg of DCHD are uniformly dissolved in 20 ml of dimethylformamide. 0.3 ml of this solution was spread on a 30 × 10 mm synthetic quartz substrate, and a 0.1 μm thick colorless transparent thin film was formed by spin coating.
この薄膜試料を24時間50℃で加熱真空乾燥した後、1W
低圧水銀灯の紫外線を10分間照射し、さらに70℃で72時
間加熱すると、DCHDが固相重合して青色に変化した。After heating and vacuum drying this thin film sample at 50 ° C for 24 hours, 1W
When irradiated with UV light from a low-pressure mercury lamp for 10 minutes and further heated at 70 ° C for 72 hours, DCHD was solid-state polymerized and turned blue.
このようにして得られた、PMMAとそれに分散されたpo
ly−DCHD微結晶からなる非線形光学材料は、可視から赤
外領域の光散乱がほとんどなく、第3高調波発生の測定
から励起レーザー波長2.1μmでは3x10-10esu、さらに
励起レーザー波長2μmでは8x10-10esuの3次の非線形
光学定数を有することが認められた。The PMMA thus obtained and the po dispersed in it
The nonlinear optical material composed of ly-DCHD microcrystal has almost no light scattering in the visible to infrared region, and 3x10 -10 esu at the excitation laser wavelength of 2.1 μm and 8 × 10 esu at the excitation laser wavelength of 2 μm from the measurement of the third harmonic generation. It was found to have a third order nonlinear optical constant of -10 esu.
実施例5 ポリスチレン(PSt)100mgとビス(4−n−ブチルテ
トラフルオロフェニル)ブタジイン(BTFP)300mgをベ
ンゼン20mlに均一に溶解する。この溶液0.3mlを30x10mm
の合成石英基板上に流展し、スピンコーティング法で厚
さ0.15μmの無色透明薄膜を形成した。Example 5 100 mg of polystyrene (PSt) and 300 mg of bis (4-n-butyltetrafluorophenyl) butadiyne (BTFP) are uniformly dissolved in 20 ml of benzene. 0.3ml of this solution 30x10mm
And a 0.15 μm thick colorless transparent thin film was formed by spin coating.
この薄膜試料に1W低圧水銀灯の紫外線を10分間照射す
ることにより、BTFPが固相重合して青紫色に変化した。By irradiating this thin film sample with UV light from a 1 W low-pressure mercury lamp for 10 minutes, the BTFP was solid-state polymerized and turned blue-violet.
このようにして得られた、PStとそれに分散されたpol
y−BTFP微結晶からなる非線形光学材料は、可視から赤
外領域の光散乱がほとんどなく、第3高調波発生の測定
から励起レーザー波長2.1μmでは5x10-10esu、さらに
励起レーザー波長1.8μmでは5x10-9esuの3次の非線形
光学定数を有することが認められた。The PSt obtained in this way and the pol dispersed in it
The nonlinear optical material composed of y-BTFP microcrystals has almost no light scattering in the visible to infrared region. From the measurement of the third harmonic generation, 5x10 -10 esu at the excitation laser wavelength of 2.1 μm and further at the excitation laser wavelength of 1.8 μm It was found to have a third-order nonlinear optical constant of 5 × 10 −9 esu.
実施例6 ポリカーボネート(PC)120mgと1−(3,5−ビス(ト
リフルオロメチル)フェニル)−5−カルバゾリルペン
タ−1,3−ジイン(DFCP)800mgをクロロホルムと塩化メ
チレンの1:1混合溶媒40mlに均一に溶解する。この溶液
に76x26mmのガラス基板を浸積して厚さ0.6μmの無色透
明薄膜を形成した。Example 6 120 mg of polycarbonate (PC) and 800 mg of 1- (3,5-bis (trifluoromethyl) phenyl) -5-carbazolylpenta-1,3-diyne (DFCP) were mixed with chloroform and methylene chloride at a ratio of 1: 1. Dissolve uniformly in 40 ml of the mixed solvent. A 76 × 26 mm glass substrate was immersed in this solution to form a 0.6 μm thick colorless transparent thin film.
この薄膜試料に1W低圧水銀灯の紫外線を10分間照射す
ることにより、DFCPが固相重合して青色に変化し、その
反射光は銀色を呈した。By irradiating this thin film sample with UV light from a 1 W low-pressure mercury lamp for 10 minutes, DFCP was solid-state polymerized and turned blue, and the reflected light turned silver.
このようにして得られた、PCとそれに分解されたpoly
−DFCP微結晶からなる非線形光学材料は、可視から赤外
領域の光散乱がほとんどなく、第3高調波発生の測定か
ら励起レーザー波長2.1μmでは1x10-10esuの3次の非
線形光学定数を有することが認められた。The PC obtained in this way and the poly decomposed into it
-Non-linear optical material composed of DFCP microcrystals has almost no light scattering in the visible to infrared region, and has a third-order nonlinear optical constant of 1x10 -10 esu at an excitation laser wavelength of 2.1 μm from measurement of third harmonic generation. It was recognized that.
実施例7 ポリビニルカルバゾール(PVCz)1.2gと4,6−デカジ
イン−1,10−ジオールビス−[(n−ブチルカルボニル
メチル)ウレタン](3BCMU)2.8gをテトラハイドロフ
ラン50mlに均一に溶解する。この溶液0.1mlを30x10mmの
合成石英基板上に流展し、そのままキャスト法で厚さ1.
8μmの無色透明薄膜を形成した。Example 7 1.2 g of polyvinyl carbazole (PVCz) and 2.8 g of 4,6-decadiyne-1,10-diolbis-[(n-butylcarbonylmethyl) urethane] (3BCMU) are uniformly dissolved in 50 ml of tetrahydrofuran. 0.1 ml of this solution was spread on a synthetic quartz substrate of 30x10 mm, and the thickness was 1.
An 8 μm colorless transparent thin film was formed.
この薄膜試料を24時間真空乾燥した後、γ線を30MRad
照射すると、3BCMUが固相重合して赤色に変化した。After vacuum drying this thin film sample for 24 hours, γ-ray
Upon irradiation, 3BCMU solid-state polymerized and turned red.
このようにして得られた、PVCzとそれに分散されたpo
ly−3BCMU微結晶からなる非線形光学材料は、赤外領域
の光散乱がほとんどなく、第3高調波発生の測定から励
起レーザー波長2.1μmでは1x10-12esuの3次の非線形
光学定数を有することが認められた。The PVCz thus obtained and the po dispersed in it
The nonlinear optical material composed of ly-3BCMU microcrystals has almost no light scattering in the infrared region, and has a third-order nonlinear optical constant of 1 × 10 -12 esu at the excitation laser wavelength of 2.1 μm from the measurement of the third harmonic generation. Was observed.
実施例8 ポリビニルアルコール(PVA)200mgと10,12−ペンタ
コサジイノイック酸(12−8ADA)300mg、ヘキサジイン
ジオール(HDDO)100mgを0.1%NaOHアルカリ水溶液50ml
に均一に溶解する。この溶液0.1mlを30x10mmの合成石英
基板上に流展し、スピンコーティング法で厚さ0.2μm
の無色透明薄膜を形成した。Example 8 200 mg of polyvinyl alcohol (PVA), 300 mg of 10,12-pentacosadinoic acid (12-8ADA), and 100 mg of hexadiynediol (HDDO) were added to a 50% aqueous 0.1% NaOH aqueous solution.
Dissolve uniformly in Spread 0.1 ml of this solution on a 30 x 10 mm synthetic quartz substrate and spin coat it to a thickness of 0.2 μm.
Was formed.
この薄膜試料を24時間真空乾燥した後、1W高圧水銀ラ
ンプの紫外線を20分照射し、さらに50℃で48時間加熱す
ると、12−8ADA及びHDDOが固相重合して赤褐色色に変化
した。After the thin film sample was vacuum-dried for 24 hours, it was irradiated with UV light from a 1 W high-pressure mercury lamp for 20 minutes, and further heated at 50 ° C. for 48 hours, and the solid phase polymerization of 12-8ADA and HDDO turned reddish brown.
このようにして得られた、PVAとそれに分散されたpol
y−12−8ADA及びpoly−HDDO微結晶からなる非線形光学
材料は、赤外領域の光散乱がほとんどなく、第3高調波
発生の測定から励起レーザー波長2.1μmでは2x10-12es
u、さらに励起レーザー波長1.6μmでは1x10-11esuの3
次の非線形光学定数を有することが認められた。The PVA obtained in this way and the pol dispersed in it
The nonlinear optical material composed of y-12-8ADA and poly-HDDO microcrystals has almost no light scattering in the infrared region. From the measurement of the third harmonic generation, 2 × 10 -12 es at a pump laser wavelength of 2.1 μm was measured.
u, and 1x10 -11 esu 3 at the excitation laser wavelength of 1.6 μm
It was found to have the following nonlinear optical constants:
効果 本発明に係る非線形光学材料及びその製造方法は、大
きな非線形光学特性を有し、光学的均一性、透明性、薄
膜化などを含めた易加工性、さらには経時的安定性にも
優れた新規な材料を提供するものであって、3次の非線
形光学効果を利用したレーザー波長変換などの光変調素
子、高速スイッチング素子、光理論ゲート、光トランジ
スタ、空間情報素子等の素材として好適である。Effects The nonlinear optical material and the method for producing the same according to the present invention have large nonlinear optical characteristics, and are excellent in optical uniformity, transparency, workability including thinning, and further, stability over time. It provides a novel material, and is suitable as a material for light modulation elements such as laser wavelength conversion utilizing the third-order nonlinear optical effect, high-speed switching elements, optical theory gates, optical transistors, spatial information elements, etc. .
フロントページの続き (72)発明者 宝来 茂 広島県広島市中区舟入南4丁目1番2号 戸田工業株式会社創造センター内Continued on the front page (72) Inventor Shigeru Horai 4-1-2, Funariminami, Naka-ku, Hiroshima-shi, Hiroshima Toda Kogyo Co., Ltd.
Claims (1)
セチレン化合物とを、容積比5:1ないし1:20の割合で溶
解し、これを平面上に流展し、溶媒を除去することによ
って製膜したのち、前記ジアセチレン化合物を固相重合
させて、合成樹脂膜中に分散されたポリジアセチレンを
形成させることを特徴とするフィルム状非線形光学材料
の製造方法。1. A synthetic resin and a diacetylene compound capable of solid phase polymerization are dissolved in a solvent at a volume ratio of 5: 1 to 1:20, and the solution is spread on a flat surface to remove the solvent. And then subjecting the diacetylene compound to solid-phase polymerization to form polydiacetylene dispersed in the synthetic resin film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2107121A JP2636062B2 (en) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | Method for producing film-like nonlinear optical material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2107121A JP2636062B2 (en) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | Method for producing film-like nonlinear optical material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH045635A JPH045635A (en) | 1992-01-09 |
| JP2636062B2 true JP2636062B2 (en) | 1997-07-30 |
Family
ID=14451021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2107121A Expired - Lifetime JP2636062B2 (en) | 1990-04-23 | 1990-04-23 | Method for producing film-like nonlinear optical material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2636062B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH026929A (en) * | 1988-06-24 | 1990-01-11 | Nippon Oil Co Ltd | Production of nonlinear optical materials |
-
1990
- 1990-04-23 JP JP2107121A patent/JP2636062B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH045635A (en) | 1992-01-09 |
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