JP2649856B2 - 非線形光学材料 - Google Patents

非線形光学材料

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は各種光素子への応用が可能な非線形光学材料
とその製造方法に関するものである。
従来の技術 現在、光素子に有用な光学材料として、大きな非線形
光学材料を有し、高速応答する材料が求められている。
このような材料としては格子振動が関与する無機化合物
結晶よりも、π電子系を有する有機化合物の方が優れて
いるとされ、設計指針としてはπ電子共役系を有する分
子に強いドナー性置換基とアクセプター性置換基を導入
する方法が一般的である。
発明が解決しようとする課題 しかし、このような方法では非常に大きな双極子モー
メントを持つ分子を作った場合、その双極子モーメント
の強い相互作用のために、２分子を例に挙げてみれば、
その双極子モーメントを打ち消し合うような中心対称性
の結晶が形成され易いため、２次の非線形光学効果（SH
G［Second Harmonic Generation］）が現れないという
問題がある。
課題を解決するための手段 本発明の非線形光学材料は上記課題を解決するため、
アゾメチン系、アゾキシ系、またはエステル系の強誘電
性液晶にジアセチレン基、アセチレン基、またはビニル
基をCH2基を介して組み込んだエネルギー感応性モノマ
ーを、分子内双極子モーメントの方向が揃えられた状態
で重合してなることを特徴とする。
作 用 本発明の非線形光学材料によれば、重合前のモノマー
として、アゾメチン系、アゾキシ系、またはエステル系
の強誘電性液晶にジアセチレン基、アセチレン基、また
はビニル基をCH2基を介して組み込むことにより、電界
や磁界で容易に分子を配向させることが可能となる、す
なわちジアセチレン基、アセチレン基、またはビニル基
を組み込んでも元の液晶分子の配向性を何等損なうこと
無く配向させることが可能となると同時に、強誘電性液
晶にエネルギー感応性基であるジアセチレン基、アセチ
レン基やビニル基本来のエネルギー感応性を損なうこと
無く付与できるので、極めて高効率のSHG活性を示す物
質が得られる。
実施例 本発明の実施例を、第１図ないし第５図に基き説明す
る。
第１図に示すように、親水性を有する基板１（例え
ば、ガラスや石英）を良く乾燥した後、直接表面にポリ
イミドなどの有機薄膜を塗布し、ラビングを行って配向
膜２を形成する。尚、ポリイミドフィルムを用いればそ
の表面を直接ラビングすることにより前記配向膜が形成
された基板に相当するものを得ることができる。これら
２枚の基板１の間に、分子内に大きな双極子モーメント
を持ち、且つ炭素の不飽和基などからなるエネルギービ
ーム感応部3aが組込まれたネルギービーム感応性モノマ
ー分子３（例えば、ネマチック液晶にビニル基が組込ま
れたモノマー）を挟み込む。このとき、モノマー分子３
は、第１図に示すように、双極子モーメントの方向がバ
ラバラな状態で注入されるので、第２図に示すように、
磁場強度10Kガウス程度の磁場４を印加して分子３内の
双極子モーメントの方向を揃える。このとき、モノマー
分子３の配向角度は磁場４の方向を変化させることで適
宜制御できる。尚、電界の印加によって双極子モーメン
トの方向を揃える場合は、基板１と配向膜２との間にIT
Oなどの電極を形成しておき、106V/cm程度の強度の電界
を印加する。
次に、前記双極子モーメントの方向が揃えられたモノ
マー分子３に、第３図に示すように、エネルギービーム
５、例えばＸ線（エネルギービーム感応部3aを重合でき
るものならガンマ線、電子線イオンビーム又は紫外線で
もよい）を10〜100Mrad照射して前記エネルギービーム
感応部3aを重合させると、分子内に大きな双極子モーメ
ントを持つエネルギービーム感応性モノマー分子３が分
子内双極子モーメントの方向が揃えられた状態で重合さ
れたポリマー６を得ることができる。このポリマー６
は、夫々の分子３の双極子モーメントの方向が揃えられ
た状態で重合固定されているので、極めて高効率のSHG
活性を現した。
尚、エネルギービーム感応性モノマー分子にネマチッ
ク液晶分子にエネルギービーム感応部としてのビニル基
（−Ｃ＝Ｃ−）がCH2基を介して組込まれた物質を用い
れば、磁界で配向させた状態でＸ線を照射することによ
り、第４図に示すように、夫々のモノマー分子３を架橋
固定することができる。又エネルギービーム感応部3aと
してビニル基の代りにアセチレン基（−Ｃ≡Ｃ−）を組
込んだものでも同様の効果が得られる。
更に、エネルギービーム感応性モノマー分子として強
誘電特性を示す強誘電液晶分子にジアセチレン基（−Ｃ
≡Ｃ−Ｃ≡Ｃ−）がCH2基を介して組込まれた物質を用
いれば、第５図に示すように、ジアセチレン基がポリジ
アセチレン結合（−Ｃ≡Ｃ−Ｃ＝Ｃ−）を生じる反応で
重合が進むので、磁界で配向させた状態でエネルギービ
ームとして紫外線を照射することにより夫々のモノマー
３を架橋固定することができる。尚、このようなジアセ
チレン誘導体では、重合反応がトポケミカル的に進行す
るため、生成されたポリマーに内部歪が残らず、しかも
強誘電液晶誘電体であるため双極子モーメントが極めて
大きなポリマーが得られる。従って、極めて高効率のSH
G活性物質が得られる。
発明の効果 本発明の非線形光学材料によれば、重合前のモノマー
として、アゾメチン系、アゾキシ系、またはエステル系
の強誘電性液晶にジアセチレン基、アセチレン基、また
はビニル基をCH2基を介して組み込むことにより、電界
や磁界で容易に分子を配向させることが可能となる、す
なわちジアセチレン基、アセチレン基、またはビニル基
を組み込んでも元の液晶分子の配向性を何等損なうこと
無く配向させることが可能となると同時に、強誘電性液
晶にエネルギー感応性基であるジアセチレン基、アセチ
レン基やビニル基本来のエネルギー感応性を損なうこと
無く付与できるので、極めて高効率のSHG活性を示す物
質が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図ないし第３図は本発明の実施例の製造工程を示
し、第１図は基板間にモノマーを挟み込んだ状態の縦断
面図、第２図は磁場を印加した状態の縦断面図、第３図
はモノマーを重合した状態の縦断面図、第４図はネマチ
ック液晶分子の誘導体をモノマーとして用いた場合の重
合反応を示す構造図、第５図は強誘電液晶分子の誘導体
をモノマーとして用いた場合の重合反応を示す構造図で
ある。 １……基板 ２……配向膜 ３……エネルギービーム感応性モノマー 3a……エネルギービーム感応部 ４……磁場 ５……エネルギービーム

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】アゾメチン系、アゾキシ系、またはエステ
    ル系の強誘電性液晶にジアセチレン基、アセチレン基、
    またはビニル基をCH2基を介して組み込んだエネルギー
    感応性モノマーを、分子内双極子モーメントの方向が揃
    えられた状態で重合してなることを特徴とする非線形光
    学材料。
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