JP2817708B2 - 有機非線形光学材料及び有機非線形光学素子 - Google Patents
有機非線形光学材料及び有機非線形光学素子Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光情報処理や光通
信などで用いられる有機非線形光学材料に関するもので
ある。
信などで用いられる有機非線形光学材料に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】高調波発生、和周波発生、カー効果、ポ
ッケルス効果のようなさまざまな効果をうみだす非線形
光学現象を用いることにより、波長変換素子、光変調
器、光スイッチさらには、光論理ゲート・光トランジス
タ等の光コンピュータ実現のための基本素子等さまざま
な機能素子が可能となる。
ッケルス効果のようなさまざまな効果をうみだす非線形
光学現象を用いることにより、波長変換素子、光変調
器、光スイッチさらには、光論理ゲート・光トランジス
タ等の光コンピュータ実現のための基本素子等さまざま
な機能素子が可能となる。
【０００３】従来、非線形光学材料は燐酸２水素カリウ
ム（ＫＤＰ）・ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）・ヒ
化ガリウム（ＧａＡｓ）等の無機材料及び半導体材料が
おもに開発されてきた。
ム（ＫＤＰ）・ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）・ヒ
化ガリウム（ＧａＡｓ）等の無機材料及び半導体材料が
おもに開発されてきた。
【０００４】ところが近年、それらの材料に比べ、非線
形光学性能に優れ光応答速度が非常に速い有機材料が発
見され、以来有機材料を用いた有機非線形光学素子の開
発が活発に行われるようになった。
形光学性能に優れ光応答速度が非常に速い有機材料が発
見され、以来有機材料を用いた有機非線形光学素子の開
発が活発に行われるようになった。
【０００５】このような有機非線形光学材料の例とし
て、パラニトロアニリン（ｐＮＡ）、２−メチル−４−
ニトロアニリン（ＭＮＡ）（エー・シー・エス・シンポ
ジウムシリーズ（ＡＣＳ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｓｅｒ
ｉｅｓ），２３３．１，（１９８３））や、４−（Ｎ，
Ｎ−ジメチルアミノ）−３−アセタミドニトロベンゼン
（ＤＡＮ）（アプライド・フィジクス・レターズ（Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．），５１（１９），１４８
４（１９８７））等があげられる。
て、パラニトロアニリン（ｐＮＡ）、２−メチル−４−
ニトロアニリン（ＭＮＡ）（エー・シー・エス・シンポ
ジウムシリーズ（ＡＣＳ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ Ｓｅｒ
ｉｅｓ），２３３．１，（１９８３））や、４−（Ｎ，
Ｎ−ジメチルアミノ）−３−アセタミドニトロベンゼン
（ＤＡＮ）（アプライド・フィジクス・レターズ（Ａｐ
ｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．），５１（１９），１４８
４（１９８７））等があげられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ｐＮＡ
のような化合物は、分子としては大きな非線形性を有す
るが、結晶では分子間の双極子−双極子相互作用が大き
いため中心対称となり、第二次高調波発生（ＳＨＧ）を
発現しない。
のような化合物は、分子としては大きな非線形性を有す
るが、結晶では分子間の双極子−双極子相互作用が大き
いため中心対称となり、第二次高調波発生（ＳＨＧ）を
発現しない。
【０００７】また、ＭＮＡ，ＤＡＮ等は非中心対称性の
結晶を形成し、かつ大きな非線形性を有するが、紫外・
可視吸収の吸収端がＭＮＡでは５３０nm，ＤＡＮでは４
８０nmにあり、半導体レーザ光（λ＝７００nm〜１００
０nm）を透過型で波長変換する場合には、化合物自身に
よる第二高調波の再吸収による変換効率の低下や化合物
劣化等が問題となる。より短波長での第２高調波発生を
目的とした化合物には、３，５−ジメチル−１−（４−
ニトロフェニル）ピラゾール（ＤＭＮＰ）（株式会社シ
ーエムシー発行「新・有機非線形光学材料Ｉ」第７６〜
８１頁（１９９１）が挙げられるが、ＤＭＮＰの吸収端
は４０２nmであり、青色光変換用の材料としての利用は
可能であるが、紫外光変換には適していない。
結晶を形成し、かつ大きな非線形性を有するが、紫外・
可視吸収の吸収端がＭＮＡでは５３０nm，ＤＡＮでは４
８０nmにあり、半導体レーザ光（λ＝７００nm〜１００
０nm）を透過型で波長変換する場合には、化合物自身に
よる第二高調波の再吸収による変換効率の低下や化合物
劣化等が問題となる。より短波長での第２高調波発生を
目的とした化合物には、３，５−ジメチル−１−（４−
ニトロフェニル）ピラゾール（ＤＭＮＰ）（株式会社シ
ーエムシー発行「新・有機非線形光学材料Ｉ」第７６〜
８１頁（１９９１）が挙げられるが、ＤＭＮＰの吸収端
は４０２nmであり、青色光変換用の材料としての利用は
可能であるが、紫外光変換には適していない。
【０００８】本発明の目的は、以上のような問題を解決
し、結晶レベルにおいても大きな非線形性を有し、か
つ、紫外光領域での第二高調波発生が可能となる有機非
線形光学材料を提供することにある。
し、結晶レベルにおいても大きな非線形性を有し、か
つ、紫外光領域での第二高調波発生が可能となる有機非
線形光学材料を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、短波長側の吸
収端をもつ有機化合物すなわち下記構造式（１）で示さ
れるナフタレン誘導体からなることを特徴とする有機非
線形光学材料である。
収端をもつ有機化合物すなわち下記構造式（１）で示さ
れるナフタレン誘導体からなることを特徴とする有機非
線形光学材料である。
【００１０】
【化２】
【００１１】上記化合物において、Ｒ 1 は炭素数が６か
ら１２のアリール基を示す。さらにＲ1 はフッ素，塩
素，臭素等のハロゲン元素、メチル基，エチル基，プロ
ピル基等の炭素数が１から６のアルキル基、ベンジル
基，フェネチル基等の炭素数が７から１１のアラルキル
基、フェニル基，ナフチル基等の炭素数が６から１２の
アリール基、メトキシ基，エトキシ基，プロポキシ基等
のアルコキシ基、ニトロ基、メトキシカルボニル基，エ
トキシカルボニル基等のエステル基、アセチル基，プロ
ピオニル基ベンゾイル基等のアシル基、メチルチオ基等
のアルキルチオ基、メチルアミノ基，ジメチルアミノ基
等のアルキルアミノ基、シアノ基を単数もしくは複数有
していても良い。また、Ｒ1 上に上記の置換基を有する
場合にはその置換基は同一でも異なっていても良い（た
だしＲ 1 が２−置換−５−ニトロフェニル基の場合を除
く）。Ｒ1 の代表的な例として、下記化学式で示される
基があげられるが、この限りではない。
ら１２のアリール基を示す。さらにＲ1 はフッ素，塩
素，臭素等のハロゲン元素、メチル基，エチル基，プロ
ピル基等の炭素数が１から６のアルキル基、ベンジル
基，フェネチル基等の炭素数が７から１１のアラルキル
基、フェニル基，ナフチル基等の炭素数が６から１２の
アリール基、メトキシ基，エトキシ基，プロポキシ基等
のアルコキシ基、ニトロ基、メトキシカルボニル基，エ
トキシカルボニル基等のエステル基、アセチル基，プロ
ピオニル基ベンゾイル基等のアシル基、メチルチオ基等
のアルキルチオ基、メチルアミノ基，ジメチルアミノ基
等のアルキルアミノ基、シアノ基を単数もしくは複数有
していても良い。また、Ｒ1 上に上記の置換基を有する
場合にはその置換基は同一でも異なっていても良い（た
だしＲ 1 が２−置換−５−ニトロフェニル基の場合を除
く）。Ｒ1 の代表的な例として、下記化学式で示される
基があげられるが、この限りではない。
【００１２】
【００１３】
【化４】
【００１４】
【００１５】Ｒ2 〜Ｒ7 は水素，フッ素，塩素，臭素等
のハロゲン元素、メチル基，エチル基，プロピル基等の
炭素数が１から６のアルキル基、ベンジル基，フェネチ
ル基等の炭素数が７から１１のアラルキル基、フェニル
基，ナフチル基等の炭素数が６から１２のアリール基、
メトキシ基，エトキシ基，プロポキシ基等のアルコキシ
基、ニトロ基、メトキシカルボニル基，エトキシカルボ
ニル基等のエステル基、アセチル基，プロピオニル基，
ベンゾイル基等のアシル基、メチルチオ基等のアルキル
チオ基、メチルアミノ基，ジメチルアミノ基等のアルキ
ルアミノ基、シアノ基等を示すが、この限りではない。
のハロゲン元素、メチル基，エチル基，プロピル基等の
炭素数が１から６のアルキル基、ベンジル基，フェネチ
ル基等の炭素数が７から１１のアラルキル基、フェニル
基，ナフチル基等の炭素数が６から１２のアリール基、
メトキシ基，エトキシ基，プロポキシ基等のアルコキシ
基、ニトロ基、メトキシカルボニル基，エトキシカルボ
ニル基等のエステル基、アセチル基，プロピオニル基，
ベンゾイル基等のアシル基、メチルチオ基等のアルキル
チオ基、メチルアミノ基，ジメチルアミノ基等のアルキ
ルアミノ基、シアノ基等を示すが、この限りではない。
【００１６】本発明のナフタレン誘導体からなる有機非
線形光学材料は、熱的に安定であり、耐候性にも優れて
いる。
線形光学材料は、熱的に安定であり、耐候性にも優れて
いる。
【００１７】本発明のナフタレン誘導体は、π共役系骨
格であるナフタレンに極性基である環状イミド構造を結
合させたものであり、大きな非線形性を有するものであ
る。また、基本骨格上に置換基を導入することにより、
結晶の中心対称性をなくし、吸収端を短波長側にしたも
のである。
格であるナフタレンに極性基である環状イミド構造を結
合させたものであり、大きな非線形性を有するものであ
る。また、基本骨格上に置換基を導入することにより、
結晶の中心対称性をなくし、吸収端を短波長側にしたも
のである。
【００１８】この有機化合物は市販の有機化合物を用い
て容易に合成することが可能であり、工業的にも充分利
用が可能である。
て容易に合成することが可能であり、工業的にも充分利
用が可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の内容を実施例と共に詳細
に説明する。
に説明する。
【００２０】
（実施例１）
【００２１】
【化６】
【００２２】還流冷却器をつけた５００ｍｌのナス型フ
ラスコに、４−クロロナフタル酸無水物１４．０ｇとメ
タノール３００ｍｌを入れる。さらに２，４−キシリジ
ン３４．８ｇを加え、３時間還流させる。放冷後、析出
した結晶を濾過し、クロロホルムで抽出，乾燥後、４−
クロロ−Ｎ−（２，４−キシリル）−１，８−ナフタル
イミド１６．０ｇを得た。
ラスコに、４−クロロナフタル酸無水物１４．０ｇとメ
タノール３００ｍｌを入れる。さらに２，４−キシリジ
ン３４．８ｇを加え、３時間還流させる。放冷後、析出
した結晶を濾過し、クロロホルムで抽出，乾燥後、４−
クロロ−Ｎ−（２，４−キシリル）−１，８−ナフタル
イミド１６．０ｇを得た。
【００２３】
【化７】
【００２４】還流冷却器と滴下ロートを付けた５００ｍ
ｌの三口フラスコに４−クロロ−Ｎ−（２，４−キシリ
ル）−１，８−ナフタルイミド３．５ｇと０．２ｇの銅
を入れ、ジメチルホルムアミド３００ｍｌを加える。１
３０℃に加熱した後、４０％−ジメチルアミン水溶液
５．６３ｇを滴下ロートより滴下した。滴下終了後、３
時間還流しその後放冷した。クロロホルムで抽出，乾燥
後、溶媒を留去して４−ジメチルアミノ−Ｎ−（２，４
−キシリル）−１，８−ナフタルイミド３．６ｇを得
た。
ｌの三口フラスコに４−クロロ−Ｎ−（２，４−キシリ
ル）−１，８−ナフタルイミド３．５ｇと０．２ｇの銅
を入れ、ジメチルホルムアミド３００ｍｌを加える。１
３０℃に加熱した後、４０％−ジメチルアミン水溶液
５．６３ｇを滴下ロートより滴下した。滴下終了後、３
時間還流しその後放冷した。クロロホルムで抽出，乾燥
後、溶媒を留去して４−ジメチルアミノ−Ｎ−（２，４
−キシリル）−１，８−ナフタルイミド３．６ｇを得
た。
【００２５】融点は、１９９〜２００℃であり、エタノ
ール溶液中での吸収端は４２０nmであった。
ール溶液中での吸収端は４２０nmであった。
【００２６】 元素分析値 Ｃ Ｈ Ｎ 理論値 ７６．７２％ ５．８５％ ８．１３％ 実測値 ７６．４ ５．５ ８．６1 Ｈ−ＮＭＲスペクトル（ＣＤＣｌ3 ） δ ２．１ （ｐｐｍ）（３Ｈ，ｓ，ＣＨ3 ） ２．４ （３Ｈ，ｓ，ＣＨ3 ） ３．１ （６Ｈ，ｓ，ＣＨ3 ） ７．０−８．５ （８Ｈ，ｍ，芳香環 ） ＩＲ １３５０，１５８０，１６４０，１６８５（cm-1） ＳＨＧ強度の測定は、粉末法により行い、光源は、ＬＤ
レーザー励起のＮｄ：ＹＬＦレーザー（波長１０４７n
m）を用い、試料は乳鉢により５０μm 以下に粉砕した
ものを使用し、ウレアの５０倍の強度を有した。
レーザー励起のＮｄ：ＹＬＦレーザー（波長１０４７n
m）を用い、試料は乳鉢により５０μm 以下に粉砕した
ものを使用し、ウレアの５０倍の強度を有した。
【００２７】（実施例２〜実施例１０）実施例１と同様
にして合成した化合物について、ＹＬＦレーザー（波長
１０４７nm）のＳＨＧ強度とエタノール溶液中での吸収
端波長を測定した。その結果を表１に示す。
にして合成した化合物について、ＹＬＦレーザー（波長
１０４７nm）のＳＨＧ強度とエタノール溶液中での吸収
端波長を測定した。その結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【発明の効果】本発明により、紫外光領域での第二高調
波発生を透過型で可能であり、かつ大きな光非線形性を
有する有機非線形光学材料を提供することができる。
波発生を透過型で可能であり、かつ大きな光非線形性を
有する有機非線形光学材料を提供することができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−114047（ＪＰ，Ａ) ｔｈｅｒｍｏｃｈｉｍｉｃａ ａｃｔ ａ，Ｖｏｌ．226 （26 Ｏｃｔｏｂｅ ｒ 1993） ＰＰ．317−324 Ｇｅｏｒ ｇｅ Ｖ．Ｄ．Ｔｉｅｒｓ，「Ｍａｔｅ ｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ ｏｆ ｏ ｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ．Ｐ ａｒｔ ３． Ｇｌａｓｓ−ｆｏｒｍｅ ｒｓ，ｖｉｔｒｉｐｈｏｒｅｓ，Ｔｇ, ａｎｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ」 Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙ ｓｔ．Ｓｃｉ．ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｓｅ ｃｔ Ｂ （1994） Ｖｏｌ．７ Ｎ ｏ．１−２ ＰＰ．157−166 Ｍｉｃｈ ｅａｌ Ｇ．Ｈｕｔｃｈｉｎｇｓ ｅ ｔ．ａｌ．， 「Ｕｎｕｓｕａｌｌｙ Ｈｉｇｈ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏ ｆ Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｓｏｍｅ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｒｇａｎ ｉｃ Ａｌｄｅｈｙｄｅｓ」 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/35 504 ＣＡ（ＳＴＮ)
Claims (2)
- 【請求項１】下記一般式（１）で示されるナフタレン誘
導体からなることを特徴とする有機非線形光学材料。 【化１】（式中、Ｒ 1 は炭素数が６から１２のアリール
基を示し、この基上に単数もしくは複数の置換基を有し
ていても良い。ただしＲ 1 が２−置換−５−ニトロフェ
ニル基の場合を除く。Ｒ2 〜Ｒ7 は水素，炭素数が１か
ら６のアルキル基，炭素数が７から１１のアラルキル
基，炭素数が７から１２のアリール基，ハロゲン元素，
アルコキシ基，ニトロ基，エステル基，アシル基，アル
キルチオ基，アルキルアミノ基，シアノ基を示す。） - 【請求項２】請求項１に記載のナフタレン誘導体からな
ることを特徴とする有機非線形光学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13542996A JP2817708B2 (ja) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | 有機非線形光学材料及び有機非線形光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13542996A JP2817708B2 (ja) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | 有機非線形光学材料及び有機非線形光学素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09318983A JPH09318983A (ja) | 1997-12-12 |
| JP2817708B2 true JP2817708B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=15151529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13542996A Expired - Fee Related JP2817708B2 (ja) | 1996-05-29 | 1996-05-29 | 有機非線形光学材料及び有機非線形光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2817708B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10353328A1 (de) | 2003-11-14 | 2005-06-16 | Basf Ag | Verwendung von Naphthalin-1,8-dicarbonsäuremonoimiden |
| EP1687278B1 (en) * | 2003-11-14 | 2009-03-11 | Basf Se | Use of 4-cyano-naphthalene-1, 8-dicarboximide derivatives and related compounds to protect organic material from the damaging effects of light |
| US8383656B2 (en) | 2009-10-09 | 2013-02-26 | The Ohio State University Research Foundation | Thiazolidinedione energy restriction-mimetic agents |
-
1996
- 1996-05-29 JP JP13542996A patent/JP2817708B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．Ｓｃｉ．ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｓｅｃｔ Ｂ （１９９４） Ｖｏｌ．７ Ｎｏ．１−２ ＰＰ．１５７−１６６ Ｍｉｃｈｅａｌ Ｇ．Ｈｕｔｃｈｉｎｇｓ ｅｔ．ａｌ．， 「Ｕｎｕｓｕａｌｌｙ Ｈｉｇｈ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｂｙ Ｓｏｍｅ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ａｌｄｅｈｙｄｅｓ」 |
| ｔｈｅｒｍｏｃｈｉｍｉｃａ ａｃｔａ，Ｖｏｌ．２２６ （２６ Ｏｃｔｏｂｅｒ １９９３） ＰＰ．３１７−３２４ Ｇｅｏｒｇｅ Ｖ．Ｄ．Ｔｉｅｒｓ，「Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ．Ｐａｒｔ ３． Ｇｌａｓｓ−ｆｏｒｍｅｒｓ，ｖｉｔｒｉｐｈｏｒｅｓ，Ｔｇ， ａｎｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ」 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09318983A (ja) | 1997-12-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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