JP2848835B2 - Nonlinear optical element - Google Patents

Nonlinear optical element

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JP2848835B2
JP2848835B2 JP63334239A JP33423988A JP2848835B2 JP 2848835 B2 JP2848835 B2 JP 2848835B2 JP 63334239 A JP63334239 A JP 63334239A JP 33423988 A JP33423988 A JP 33423988A JP 2848835 B2 JP2848835 B2 JP 2848835B2
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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、非線形光学材料より成る素子に関し、特に
薄膜状またはファイバー状導波路などの部位を形成する
のに適した非線形光学材料を用いた素子に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device made of a nonlinear optical material, and particularly to a device using a nonlinear optical material suitable for forming a portion such as a thin film or a fiber waveguide. Related to the element.

[従来の技術] 従来、非線形光学材料としては、KDP,LiNbO3等の無機
単結晶もしくは尿素等の有機単結晶が知られており、例
えばレーザーの波長変換素子に用いられていた。しかし
ながら、このような単結晶で充分な大きさのものを得る
ことは技術的に困難であり、またコスト的にも安価なも
のが得られない。
[Prior Art] Conventionally, as a nonlinear optical material, an inorganic single crystal such as KDP or LiNbO 3 or an organic single crystal such as urea has been known and used for a wavelength conversion element of a laser, for example. However, it is technically difficult to obtain a single crystal having a sufficient size with such a single crystal, and an inexpensive single crystal cannot be obtained.

さらに、非線形光学材料により、薄膜状やファイバー
状の導波路を形成すれば、入射光を集束できるので非線
形光学効果を向上できることが知られているが、上述の
ような単結晶をそのような形状の導波路に形成するのは
容易ではない。例えば、LiNbO3では単結晶にTiやHを拡
散交換することを行っており、時間もかかり制御も困難
である。
Furthermore, it is known that if a thin film or fiber waveguide is formed from a nonlinear optical material, incident light can be focused and the nonlinear optical effect can be improved. Is not easy to form. For example, in LiNbO 3 , diffusion and exchange of Ti and H are performed on a single crystal, which is time-consuming and difficult to control.

また、例えば、蒸着法やキャピラリー中でのゾーンメ
ルティングによって薄膜状もしくはファイバー状の大き
な単結晶を得ることが試みられている。[ナヤー ビー
ケイ「エイ シー エス シンポジア」(Nayar,B.
K.;ACS sym.)153頁、1983年]。しかしながら、このよ
うな方法では非線形光学効果である第二高調波発生(SH
G),第三高調波発生(THG)を効率よく得るために必要
な位相整合のとれた方位に単結晶を制御する事は容易で
ない。
Further, for example, attempts have been made to obtain a large thin film or fiber single crystal by a vapor deposition method or zone melting in a capillary. [Naya B.K., "AS CS Symposia" (Nayar, B.
K .; ACS sym.) 153, 1983]. However, in such a method, the second harmonic generation (SH
G), it is not easy to control the single crystal to the phase-matched orientation necessary for efficiently obtaining the third harmonic generation (THG).

以上述べたように、単結晶のみからなる非線形光学素
子は、加工性やコストなどの点において問題が有る。そ
こで、そのような問題を解消する一手段として、高分子
中に微細な非線形光学化合物を分散かつ配向させて成る
非線形光学素子が提案された。なお、通常その高分子は
ホスト高分子と称され、分散する化合物はゲスト化合物
と称される。
As described above, the nonlinear optical element composed of only a single crystal has problems in workability, cost, and the like. Therefore, as one means for solving such a problem, a nonlinear optical element in which a fine nonlinear optical compound is dispersed and oriented in a polymer has been proposed. The polymer is usually called a host polymer, and the dispersed compound is called a guest compound.

ホスト高分子とゲスト化合物から成る光学材料として
は、例えばポリメチルメタクリレート樹脂中にアゾ色素
を溶解して薄膜化した後、ガラス転移点以上に加熱し、
電圧を印加してアゾ色素分子を配列させながら冷却して
その構造を固定化することにより形成されたものがあ
り、該材料では6×10-9esuの非線形光学定数が観測さ
れている。[シンガー ケイ ディー、ソーン ジェイ
イー、ララマ エス ジェイ 「アプライド フィジ
ックス レターズ」(Singer,K.D.,Sohn,J.E.and Lalam
a,S.J;Appl.Phys.Lett.,)49、248頁、1986年]。
As an optical material comprising a host polymer and a guest compound, for example, after dissolving an azo dye in a polymethyl methacrylate resin to form a thin film, heating to a glass transition point or higher,
Some are formed by applying voltage and cooling while arranging the azo dye molecules to fix the structure, and a nonlinear optical constant of 6 × 10 −9 esu has been observed in this material. [Singer K.D., Thorn J.E., Larama S.J. "Applied Physics Letters" (Singer, KD, Sohn, JEand Lalam
a, SJ; Appl. Phys. Lett., 49 , 248, 1986].

また、例えば特開昭62−84139号公報には、アクリル
アミド樹脂をホスト高分子として用い、非線形光学応答
性有機化合物をゲスト化合物として用いた非線形光学素
子が開示されている。
For example, JP-A-62-84139 discloses a nonlinear optical element using an acrylamide resin as a host polymer and using a nonlinear optically responsive organic compound as a guest compound.

また、例えば特開昭57−45519号公報,米国特許第442
8873号明細書等にも、ホスト高分子と非線形光学応答性
有機化合物であるゲスト化合物とを用いた素子が開示さ
れている。
Further, for example, JP-A-57-45519, U.S. Pat.
No. 8873 also discloses an element using a host polymer and a guest compound which is a nonlinear optically responsive organic compound.

また、例えば特開昭62−246962号公報には、ポリオキ
シアルキレンオキシド(ホスト高分子)の中でカイラル
中心を有する化合物(ゲスト化合物)を成長させて形成
した素子が開示されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-246962 discloses an element formed by growing a compound having a chiral center (guest compound) in a polyoxyalkylene oxide (host polymer).

以上のようなホスト高分子とゲスト化合物から成る素
子は、単結晶素子よりも加工性やコストなどの点で優れ
ており、デバイス化に適したものである。
The device including the host polymer and the guest compound as described above is superior to a single crystal device in terms of workability, cost, and the like, and is suitable for device fabrication.

しかしながら、このような素子には以下のような問題
がある。すなわち、素子の非線形光学効果を大きくする
には、固溶体のゲスト化合物の含有量を多くするのであ
るが、高分子ポリマーにゲストである低分子極性化合物
を大量に、例えば、少なくとも20重量%以上の分子レベ
ルで均一にブレンドすることは難しく、部分的にゲスト
分子が相分離し、結晶化を起こすなどの欠点を生じるこ
とがある。
However, such an element has the following problems. That is, in order to increase the nonlinear optical effect of the element, the content of the guest compound in the solid solution is increased. However, a large amount of the low molecular polar compound, which is a guest, is added to the polymer, for example, at least 20% by weight or more. It is difficult to perform uniform blending at the molecular level, and a defect such as partial crystallization of the guest molecule and crystallization may occur.

また、この様なブレンドポリマーは、特に低分子極性
ゲスト分子の含有量が多くなると、ポリマー自身の柔軟
性が失われ、機械的強度が大きく低下する傾向にあっ
た。
Further, in such a blend polymer, particularly when the content of the low-molecular polar guest molecule is increased, the flexibility of the polymer itself is lost, and the mechanical strength tends to be greatly reduced.

また、2次の非線形光学効果について言えば、ゲスト
分子単体で分極率βが大きくとも、配向していない中心
対称結晶である場合は従来のポリマーに混合してもSHG
活性は無いか、示してもごくわずかである。そのため、
フィルム状にして、電界又は、磁界をかけるか、延伸し
て配向させる必要があった。
Regarding the second-order nonlinear optical effect, even if the guest molecule has a large polarizability β, if it is a non-oriented centrally symmetric crystal, it can be mixed with a conventional polymer by SHG.
No activity or negligible activity. for that reason,
It was necessary to form a film, apply an electric or magnetic field, or stretch and orient the film.

また、更には、前記ジンガー ケイ ディーらの報告
に示されるように電界のエネルギーが熱エネルギーに比
較して小さい、すなわち熱拡散の傾向が強いので電界を
絶縁破壊近くまで印加しても良好な分子配向や大きな非
線形感受率を得ることはあまり出来なかった。そのよう
な問題を解決すべく、ホスト高分子として、液晶性を有
する高分子を用いる提案がなされた。
Furthermore, as shown in the report of Zinger K. D. et al., The energy of the electric field is smaller than the thermal energy, that is, the tendency of the thermal diffusion is strong, so that even when the electric field is applied to near the dielectric breakdown, a good molecule is obtained. Orientation and a large nonlinear susceptibility could not be obtained much. In order to solve such a problem, a proposal has been made to use a polymer having liquid crystallinity as a host polymer.

例えば、高分子液晶をホストとして、極性分子をゲス
トとして、高分子液晶の電場配向を利用して極性分子を
配列することが試みられ、電圧印加によりSHGが観測さ
れている[メレディティス ジー アール等「マクロモ
レキュルス」(Meredith,G.R.et al;Macromoleclule
s,)15,1385頁、1982年]。
For example, an attempt has been made to arrange polar molecules using a polymer liquid crystal as a host and polar molecules as a guest by using the electric field orientation of the polymer liquid crystal, and SHG has been observed by applying a voltage [Meredith G.R. Macromolecules "(Meredith, GRet al; Macromolecule
s,) 15 , p. 1385, 1982].

また、上述の問題を解決すべく、液晶性高分子そのも
のに非線形光学性を与え、ゲスト化合物は使用しないと
いう提案もなされた。
In addition, in order to solve the above-described problem, it has been proposed that a liquid crystal polymer itself be given nonlinear optical properties and that no guest compound be used.

例えば、特開昭62−190230号公報、特開昭62−190233
号公報、特開昭62−190208号公報、特開昭62−201419号
公報などには、非線形光学性を有する液晶性高分子とし
て、ポリビニル系ポリマー,ポリオキシアルキル系ポリ
マー,ポリシクロヘキサン系ポリマーなどが開示されて
いる。
For example, JP-A-62-190230, JP-A-62-190233
JP-A-62-190208 and JP-A-62-201419 disclose liquid crystalline polymers having nonlinear optical properties such as polyvinyl-based polymers, polyoxyalkyl-based polymers, and polycyclohexane-based polymers. Is disclosed.

しかし、これらの液晶性高分子を用いた素子において
も、分子配向およびその配向から得られる非線形光学性
においてはまだ充分ではなく、大きな非線形光学効果を
得ることはできなかった。
However, even in the devices using these liquid crystalline polymers, the molecular orientation and the nonlinear optical property obtained from the orientation are not yet sufficient, and a large nonlinear optical effect cannot be obtained.

一方、非対称中心的分子配向さらに向上するために、
特開昭63−192030号公報にキラル基を有する非線形光学
側鎖を有する側鎖型高分子液晶が開示されている。この
側鎖型高分子液晶は、ジメチルアミノニトロスチルベン
と同様の構造で、同様に大きな分子非線形感受率(βに
して、2−メチル−4−ニトロアニリン(MNA)の10倍
程度)をもつ側鎖を共重合し、実用に供されている無機
材料であり、KDPの500倍程度、MNAと同レベルの非線形
性が確認されている。しかしながら、ここで用いられて
いる非線形性を有する側鎖の分子非線形感受率からみる
とまだ小さく、分子配向の度合は不充分である。また、
ここに用いられている側鎖型高分子液晶は、カイラルス
メクチックC相を有する強誘電性液晶でないため、分子
配向のメモリー性にとぼしい。
On the other hand, in order to further improve the asymmetric central molecular orientation,
JP-A-63-192030 discloses a side chain type polymer liquid crystal having a nonlinear optical side chain having a chiral group. This side-chain type polymer liquid crystal has a structure similar to that of dimethylaminonitrostilbene, and has a similarly large molecular nonlinear susceptibility (about 10 times as large as 2-methyl-4-nitroaniline (MNA)). It is an inorganic material that is practically used by copolymerizing chains, and has been confirmed to be about 500 times the KDP and the same level of nonlinearity as the MNA. However, the molecular nonlinear susceptibility of the side chain having nonlinearity used here is still small, and the degree of molecular orientation is insufficient. Also,
The side-chain type polymer liquid crystal used here is not a ferroelectric liquid crystal having a chiral smectic C phase, and thus has poor memory of molecular orientation.

また、特開昭63−204235号公報には、非対称中心的配
向を得るため、カイラルスメクチックC相を示す強誘電
性側鎖型高分子液晶を光ファイバーのコア部またはクラ
ッド部に使用した非線形光学素子が開示されているが、
非線形性の大きな分子構造が導入されておらず、その非
線形性はアモルファスポリマー中にジメチルアミノニト
ロスチルベンをドープし電場配向した場合のわずか10倍
程度にすぎない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-204235 discloses a nonlinear optical element in which a ferroelectric side-chain type polymer liquid crystal exhibiting a chiral smectic C phase is used in the core or cladding of an optical fiber in order to obtain asymmetric central alignment. Is disclosed,
No non-linear molecular structure has been introduced, and the non-linearity is only about 10 times that of an amorphous polymer doped with dimethylaminonitrostilbene and subjected to electric field alignment.

[発明が解決しようとする課題] 本発明らは、既に特願昭63−179097号において、ホス
ト高分子液晶性化合物中に、非線形性の大きな分極率を
もつゲスト有機化合物が容易にかつ均一に相溶し、また
ゲスト有機化合物の2次および3次の非線形光学効果
は、該ホスト高分子液晶性化合物によるブレンドで低下
することがなく、さらにゲスト有機化合物が大量に含有
されていても柔軟性を有し、機械的強度と加工性に優れ
た新規な固溶体を提供すること、および2次の非線形光
学効果において、βが大きいがゲスト有機化合物単体で
は、中心対称結晶であり、SHG活性を全く示さないゲス
ト有機化合物を該ホスト高分子液晶性化合物にブレンド
することにより大きなSHG活性を発現させることができ
る固溶体を提供することを目的とし、カライル基を有す
る高分子液晶化合物と非線形化合物とを含む非線形光学
材料を示した。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has already disclosed in Japanese Patent Application No. 63-179097 that a guest organic compound having a large non-linear polarizability can be easily and uniformly contained in a host polymer liquid crystalline compound. Compatible, and the second and third order nonlinear optical effects of the guest organic compound are not reduced by blending with the liquid crystal compound of the host polymer, and are flexible even when a large amount of the guest organic compound is contained. To provide a novel solid solution having excellent mechanical strength and processability, and in the second-order nonlinear optical effect, β is large, but the guest organic compound alone is a centrally symmetric crystal, and exhibits no SHG activity. The purpose of the present invention is to provide a solid solution capable of expressing a large SHG activity by blending a guest organic compound (not shown) with the liquid crystal compound of the host polymer. It showed a nonlinear optical material comprising a polymer liquid crystal compound and a non-linear compounds.

本発明は、さらにこの様な従来の方法にくらべ、非対
称中心的配向の度合が大きく、強誘電性高分子液晶特有
の構造に起因して、大きな非線形性を示すとともに、成
型性にすぐれた特性を示す非線形光学材料を提供するこ
とを目的とするものである。
Compared with such a conventional method, the present invention has a large degree of asymmetric central alignment, exhibits a large nonlinearity due to the structure peculiar to the ferroelectric polymer liquid crystal, and has excellent moldability. It is an object of the present invention to provide a nonlinear optical material showing the following.

また、この非線形光学材料を配向処理して形成した部
位を有し、作成が容易であり、高いメモリー性、スイッ
チング特性を有する優れた性質を示す非線形光学素子を
提供することを目的とするものである。
It is another object of the present invention to provide a nonlinear optical element which has a portion formed by subjecting the nonlinear optical material to an orientation treatment, is easy to produce, has high memory properties, and exhibits excellent properties having switching characteristics. is there.

[課題を解決するための手段] 本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ね
た結果、強誘電性高分子液晶と非線形光学化合物とを含
む材料が大きな非線形性を有することを見出し本発明を
完成するにいたった。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, have found that a material containing a ferroelectric polymer liquid crystal and a nonlinear optical compound has a large nonlinearity. Heading The present invention has been completed.

すなわち、本発明は、少なくとも一方が配向膜を有す
る上部電極及び下部電極間に、側鎖型強誘電性高分子液
晶と非線形光学化合物とを含有する非線形光学材料を非
線形光学導波路として挟持したことを特徴とする非線形
光学素子である。
That is, in the present invention, a non-linear optical material containing a side chain type ferroelectric polymer liquid crystal and a non-linear optical compound is sandwiched as a non-linear optical waveguide between an upper electrode and a lower electrode at least one of which has an alignment film. Is a nonlinear optical element.

以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の非線形光学材料が、良好な配向性,非線形性
を示すのは、以下の理由によるものと考えられる。
It is considered that the nonlinear optical material of the present invention shows good orientation and nonlinearity for the following reasons.

すなわち、側鎖型強誘電性高分子液晶(以下、「強誘
電性高分子液晶」略称する)は液晶構造において、反転
対称中心が除去されるために、その他の対称性がなけれ
ば、一般にその2回回転軸に平行な分極成分が発現す
る。このことは2次の非線形光学にとって重要であり、
そのような分極成分が存在することによって強誘電性高
分子液晶単独にも2次非線形感受率が発生し、非線形光
学化合物の非線形性と相まって材料全体としての良好な
非線形を示す。
That is, a side chain type ferroelectric polymer liquid crystal (hereinafter, abbreviated as “ferroelectric polymer liquid crystal”) generally has its inversion symmetry center removed in the liquid crystal structure. A polarization component parallel to the twice rotation axis appears. This is important for second-order nonlinear optics,
Due to the presence of such a polarization component, a second-order nonlinear susceptibility is generated even in the ferroelectric polymer liquid crystal alone, and good nonlinearity as a whole material is exhibited in combination with the nonlinearity of the nonlinear optical compound.

なお、先に述べたような従来の液晶性ホスト高分子
(例えば、メレディティ ジー アールらの報告による
もの等)は強誘電性でない高分子液晶化合物である。
The above-mentioned conventional liquid crystal host polymer (for example, the one reported by Meredit Giar et al.) Is a polymer liquid crystal compound that is not ferroelectric.

本発明において用いられる非線形光学特性を有する非
線形光学化合物であるゲスト有機化合物としては、その
2次分子非線形感受率βが10×10-30esu以上であるもの
が望ましい。これは、強誘電性高分子液晶性の配向に伴
う内部電解に対して、ゲスト有機化合物が有効に配向を
行なうためであり、より好ましくは20×10-30esu以上の
2次分子非線形感受率を有するゲスト有機化合物が用い
られる。
As the guest organic compound which is a nonlinear optical compound having nonlinear optical characteristics used in the present invention, a guest organic compound having a secondary molecular nonlinear susceptibility β of 10 × 10 −30 esu or more is desirable. This is because the guest organic compound effectively aligns with respect to the internal electrolysis accompanying the alignment of the ferroelectric polymer liquid crystal, and more preferably, the secondary molecular nonlinear susceptibility of 20 × 10 −30 esu or more. Is used.

前記非線形光学化合物は、ホスト高分子液晶と組み合
わせたときに発現する分子形状からくる異方性と、その
遷移モーメントの異方性は一致していることが望まし
い。このことによって、位相整合を行なうための制御が
容易となり、デバイス化の自由度が向上する。この非線
形光学化合物の異方性の一致は、その二色性比によって
推定でき、0.3以上であることが望ましい。
In the nonlinear optical compound, it is desirable that the anisotropy due to the molecular shape developed when combined with the host polymer liquid crystal and the anisotropy of the transition moment thereof match. As a result, control for performing phase matching is facilitated, and the degree of freedom in device implementation is improved. The coincidence of the anisotropy of the nonlinear optical compound can be estimated from the dichroic ratio, and is preferably 0.3 or more.

次に、本発明において用いられる強誘電性高分子液晶
としては、側鎖型高分子液晶を用いることができる。本
発明に用いられる側鎖型高分子液晶としては、下記のよ
うな構造のものがあげられる。
Next, as the ferroelectric polymer liquid crystal used in the present invention, a side chain polymer liquid crystal can be used. The side chain type polymer liquid crystal used in the present invention has the following structure.

(*は不斉炭素、RはH,Cl,CH3、n=5〜50,000、m=
0〜30,p=1〜20,q=1〜20を表わす。) なお、本発明に用いられる強誘電性高分子液晶は、以
上の構造に限定されない。
(* Is asymmetric carbon, R is H, Cl, CH 3 , n = 5 to 50,000, m =
0-30, p = 1-20, q = 1-20. The ferroelectric polymer liquid crystal used in the present invention is not limited to the above structure.

次に、本発明の非線形光学材料に用いられる2次分子
非線形感受率が10×10-30esu以上である非線形光学化合
物は、π原子系を有する骨格に電子供与性基もしくは電
子吸引性基の少なくとも一方を有する構造である。
Next, the nonlinear optical compound having a secondary molecular nonlinear susceptibility of 10 × 10 −30 esu or more used in the nonlinear optical material of the present invention has an electron-donating group or an electron-withdrawing group in a skeleton having a π-atom system. It is a structure having at least one.

π電子系を有する骨格としては、モノ置換ベンゼン誘
導体、ジ置換ベンゼン誘導体、トリ置換ベンゼン誘導
体、テトラ置換ベンゼン誘導体、モノ置換ビフェニル誘
導体、ジ置換ビフェニル誘導体、トリ置換ビフェニル誘
導体、テトラ置換ビフェニル誘導体、モノ置換ナフタレ
ン誘導体、ジ置換ナフタレン誘導体、トリ置換ナフタレ
ン誘導体、テトラ置換ナフタレン誘導体、モノ置換ピリ
ジン誘導体、ジ置換ピリジン誘導体、トリ置換ピリジン
誘導体、テトラ置換ピリジン誘導体、モノ置換ピラジン
誘導体、ジ置換ピラジン誘導体、トリ置換ピラジン誘導
体、テトラ置換ピラジン誘導体、モノ置換ピリミジン誘
導体、ジ置換ピリミジン誘導体、トリ置換ピリミジン誘
導体、テトラ置換ピリミジン誘導体、モノ置換アズレン
誘導体、ジ置換アズレン誘導体、トリ置換アズレン誘導
体、テトラ置換アズレン誘導体、モノ置換ピロール誘導
体、ジ置換ピロール誘導体、トリ置換ピロール誘導体、
テトラ置換ピロール誘導体、モノ置換チオフェン誘導
体、ジ置換チオフェン誘導体、トリ置換チオフェン誘導
体、テトラ置換チオフェン誘導体、モノ置換フラン誘導
体、ジ置換フラン誘導体、トリ置換フラン誘導体、テト
ラ置換フラン誘導体、モノ置換ピリリウム塩誘導体、ジ
置換ピリリウム塩誘導体、トリ置換ピリリウム塩誘導
体、テトラ置換ピリリウム塩誘導体、モノ置換キノリン
誘導体、ジ置換キノリン誘導体、トリ置換キノリン誘導
体、テトラ置換キノリン誘導体、モノ置換ピリダジン誘
導体、ジ置換ピリダジン誘導体、トリ置換ピリダジン誘
導体、テトラ置換ピリダジン誘導体、モノ置換トリアジ
ン誘導体、ジ置換トリアジン誘導体、トリ置換トリアジ
ン誘導体、モノ置換テトラジン誘導体、ジ置換テトラジ
ン誘導体、モノ置換アンスラセン誘導体、ジ置換アンス
ラセン誘導体、トリ置換アンスラセン誘導体、テトラ置
換アンスラセン誘導体等を用いることができる。
Examples of the skeleton having a π-electron system include monosubstituted benzene derivatives, disubstituted benzene derivatives, trisubstituted benzene derivatives, tetrasubstituted benzene derivatives, monosubstituted biphenyl derivatives, disubstituted biphenyl derivatives, trisubstituted biphenyl derivatives, tetrasubstituted biphenyl derivatives, monosubstituted Substituted naphthalene derivative, di-substituted naphthalene derivative, tri-substituted naphthalene derivative, tetra-substituted naphthalene derivative, mono-substituted pyridine derivative, di-substituted pyridine derivative, tri-substituted pyridine derivative, tetra-substituted pyridine derivative, mono-substituted pyrazine derivative, di-substituted pyrazine derivative, tri-substituted Substituted pyrazine derivatives, tetra-substituted pyrazine derivatives, mono-substituted pyrimidine derivatives, di-substituted pyrimidine derivatives, tri-substituted pyrimidine derivatives, tetra-substituted pyrimidine derivatives, mono-substituted azulene derivatives, di-substituted azure Derivatives, trisubstituted azulene derivatives, tetrasubstituted azulene derivatives, mono-substituted pyrrole derivative, disubstituted pyrrole derivatives, trisubstituted pyrrole derivatives,
Tetra-substituted pyrrole derivative, mono-substituted thiophene derivative, di-substituted thiophene derivative, tri-substituted thiophene derivative, tetra-substituted thiophene derivative, mono-substituted furan derivative, di-substituted furan derivative, tri-substituted furan derivative, tetra-substituted furan derivative, mono-substituted pyrylium salt derivative , Di-substituted pyrylium salt derivatives, tri-substituted pyrylium salt derivatives, tetra-substituted pyrylium salt derivatives, mono-substituted quinoline derivatives, di-substituted quinoline derivatives, tri-substituted quinoline derivatives, tetra-substituted quinoline derivatives, mono-substituted pyridazine derivatives, di-substituted pyridazine derivatives, tri- Substituted pyridazine derivatives, tetra-substituted pyridazine derivatives, mono-substituted triazine derivatives, di-substituted triazine derivatives, tri-substituted triazine derivatives, mono-substituted tetrazine derivatives, di-substituted tetrazine derivatives, mono-substituted Surasen derivatives, disubstituted anthracene derivatives, trisubstituted anthracene derivatives, can be used tetrasubstituted anthracene derivatives.

これらに結合させる電子供与性置換基としては、アミ
ノ基、アルキル基(メチル、エチル、イソプロピル、n
−プロピル、n−ブチル、t−ブチル、sec−ブチル、
n−オクチル、t−オクチル、n−ヘキシル、シクロヘ
キシルなど)、アルコキシ基(メトキシ、エトキシ、プ
ロポキシ、ブトキシなど)、アルキルアミノ基(N−メ
チルアミノ、N−エチルアミノ、N−プロピルアミノ、
N−ブチルアミノなど)、ハイドロキシアルキルアミノ
基(N−ハイドロキシメチルアミノ、N−(2−ハイド
ロキシエチル)アミノ、N−(2−ハイドロキシプロピ
ル)アミノ、N−(3−ハイドロキシプロピル)アミ
ノ、N−(4−ハイドロキシ)ブチルアミノなど)、ジ
アルキルアミノ基(N,N−ジメチルアミノ、N,N−ジエチ
ルアミノ、N,N−ジプロピルアミノ、N,N−ジブロピルア
ミノ、 N−メチル−N−エチルアミノ、N−メチル−
N−プロピルアミノなど)、ハイドロキシアルキル−ア
ルキルアミノ基(N−ハイドロキシメチル−N−メチル
アミノ、N−ハイドロキシメチル−N−エチルアミノ、
N−ハイドロキシメチル−N−エチルアミノ、N−(2
−ハイドロキシエチル)−N−メチルアミノ、N−(2
−ハイドロキシエチル)−N−エチルアミノ、N−(3
−ハイドロキシプロピル)−N−メチルアミノ、N−
(2−ハイドロキシプロピル)−N−エチルアミノ、N
−(4−ハイドロキシブチル)−N−ブチルアミノな
ど、)ジハイドロキシアルキルアミノ基(N,N−ジハイ
ドロキシメチルアミノ、N,N−ジ−(2−ハイドロキシ
エチル)アミノ、N,N−ジ−(2−ハイドロキシプロピ
ル)アミノ、N,N−ジ−(3−ハイドロキシプロピル)
アミノ、N−ハイドロキシメチル−N−(2−ハイドロ
キシエチル)アミノなど)、メルカプト基、またはハイ
ドロキシ基等を用いることができる。
Examples of the electron donating substituent bonded to these include an amino group, an alkyl group (methyl, ethyl, isopropyl, n
-Propyl, n-butyl, t-butyl, sec-butyl,
n-octyl, t-octyl, n-hexyl, cyclohexyl, etc.), alkoxy group (methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy, etc.), alkylamino group (N-methylamino, N-ethylamino, N-propylamino,
N-butylamino, etc.), hydroxyalkylamino groups (N-hydroxymethylamino, N- (2-hydroxyethyl) amino, N- (2-hydroxypropyl) amino, N- (3-hydroxypropyl) amino, N- (4-hydroxy) butylamino, etc.), dialkylamino group (N, N-dimethylamino, N, N-diethylamino, N, N-dipropylamino, N, N-dipropylamino, N-methyl-N-ethylamino, N-methyl-
A hydroxyalkyl-alkylamino group (N-hydroxymethyl-N-methylamino, N-hydroxymethyl-N-ethylamino,
N-hydroxymethyl-N-ethylamino, N- (2
-Hydroxyethyl) -N-methylamino, N- (2
-Hydroxyethyl) -N-ethylamino, N- (3
-Hydroxypropyl) -N-methylamino, N-
(2-hydroxypropyl) -N-ethylamino, N
-(4-hydroxybutyl) -N-butylamino and the like) dihydroxyalkylamino group (N, N-dihydroxymethylamino, N, N-di- (2-hydroxyethyl) amino, N, N-di- (2-hydroxypropyl) amino, N, N-di- (3-hydroxypropyl)
Amino, N-hydroxymethyl-N- (2-hydroxyethyl) amino, etc.), a mercapto group, a hydroxy group, or the like can be used.

また、電子吸引性置換基としては、ニトロ基、シアノ
基、ハロゲン原子(塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、
フッ素原子)、トリフルオロメチル基、カルボキシル
基、カルボキシエステル基、カルボニル基またはスルホ
ニル基等を用いることができる。
Examples of the electron-withdrawing substituent include a nitro group, a cyano group, a halogen atom (a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom,
A fluorine atom), a trifluoromethyl group, a carboxyl group, a carboxyester group, a carbonyl group or a sulfonyl group.

次に、本発明において用いられる非線形光学化合物と
しては、具体的には下記の(1)〜(33)のような化合
物が挙げられる。
Next, specific examples of the nonlinear optical compound used in the present invention include the following compounds (1) to (33).

(1)o−ニトロアニリン (2)p−ニトロアニリン (33) ポリ−γ−ベンンジル−L−グルタメイト (Poly−γ−benzyl−L−glutamate) 本発明の非線形光学材料は、以上詳述した強誘電性高
分子液晶中に電子供与性基、電子吸引性基を有する前記
化合物例に代表される非線形光学化合物から選択された
ものを単独でもしくは2種以上を均一に分散させること
等によって得られる。
(1) o-nitroaniline (2) p-nitroaniline (33) Poly-γ-benzyl-L-glutamate The non-linear optical material of the present invention comprises an electron-donating group and an electron-withdrawing compound in the ferroelectric polymer liquid crystal described in detail above. It can be obtained by, for example, dispersing one or two or more kinds of non-linear optical compounds typified by the above-mentioned examples of compounds having a sexual group, uniformly.

本発明の非線形光学材料は、溶媒中に溶解したもの
は、粘度調整が容易であり、スピンコート法,ディッピ
ング法,キャスティング法等によって均一な薄膜を得る
ことが容易であることから、薄膜を用いる非線形光学素
子に適している。
When the nonlinear optical material of the present invention is dissolved in a solvent, a thin film is used because the viscosity can be easily adjusted and a uniform thin film can be easily obtained by a spin coating method, a dipping method, a casting method, or the like. Suitable for nonlinear optical elements.

また、強誘電性高分子液晶と非線形光学化合物を加熱
溶融して混合した場合は、口金から押し出すことによっ
てファイバー状,フィルム状のものを得ることが可能で
あり,同時に延伸処理等を行うことによって良好なファ
イバー,フィルムを得ることも出来る。
When the ferroelectric polymer liquid crystal and the non-linear optical compound are heated and melted and mixed, it is possible to obtain a fiber-like or film-like material by extruding from a die. Good fibers and films can also be obtained.

以上各種手法はその1以上を組み合せることも可能で
あり、キャスティングにより得られたフィルムを加熱プ
レスして溶融混合する方法によっても良好なフィルムを
得ることができる。薄膜とし用いる非線形光学材料層の
厚みとしては、用途により異なるが、通常0.01μm〜10
0mm、好ましくは0.1μm〜1mmが用いられる。0.01μm
未満では、光を有効にとじ込めることが困難であり、10
0mmを越えると非線形光学効果が素子の一部でしか生じ
ないため有効でない。
One or more of the above various methods can be combined, and a good film can be obtained also by a method in which a film obtained by casting is hot-pressed and melt-mixed. The thickness of the nonlinear optical material layer used as a thin film varies depending on the application, but is usually 0.01 μm to 10 μm.
0 mm, preferably 0.1 μm to 1 mm is used. 0.01μm
Below this, it is difficult to trap light effectively,
If it exceeds 0 mm, it is not effective because the nonlinear optical effect occurs only in a part of the element.

強誘電性高分子液晶へ添加される非線形光学化合物の
添加量は、0.1〜80重量%である。0.1重量%未満では非
線形光学化合物の非線形光学効果が減少してしまい有効
でない。また、80重量%を超えると、悪影響を与える。
さらに好ましくは非線形光学化合物を1〜50重量%の割
合で添加するのが望ましい。
The amount of the nonlinear optical compound added to the ferroelectric polymer liquid crystal is 0.1 to 80% by weight. If the content is less than 0.1% by weight, the nonlinear optical effect of the nonlinear optical compound is reduced, which is not effective. On the other hand, if it exceeds 80% by weight, it has an adverse effect.
More preferably, it is desirable to add the nonlinear optical compound at a ratio of 1 to 50% by weight.

また、本発明の非線形光学材料においては、強誘電性
高分子液晶中に非線形光学化合物は均一に分散して固溶
体を形成している。
Further, in the nonlinear optical material of the present invention, the nonlinear optical compound is uniformly dispersed in the ferroelectric polymer liquid crystal to form a solid solution.

以上のようにして得られた本発明の非線形光学材料は
特に配向処理を行わなくても大きな2次の非線形効果を
示す。特に、P−ニトロアニリンのような、単独の結晶
としては中心対称を有し、第二次高調波(SHG)活性を
示さない非線形光学化合物であっても、強誘電性高分子
液晶とブレンドすることにより、非常に大きなSHG活性
を発現する。この理由の1つとしては、反転対称中心が
除去された液晶構造を持つ強誘電性高分子液晶とゲスト
分子の間で、ゲスト分子が中心対称性をとりにくくなる
ような分子間の強い相互作用が働いているためと考えら
れる。
The non-linear optical material of the present invention obtained as described above shows a large second-order non-linear effect even without performing an alignment treatment. In particular, even a non-linear optical compound such as P-nitroaniline, which has central symmetry as a single crystal and does not exhibit second harmonic (SHG) activity, is blended with a ferroelectric polymer liquid crystal. As a result, a very large SHG activity is expressed. One of the reasons for this is that strong interaction between the ferroelectric polymer liquid crystal having the liquid crystal structure from which the inversion symmetry center is removed and the guest molecule makes it difficult for the guest molecule to have the central symmetry. Is probably working.

また、本発明に用いられる強誘電性高分子液晶は高分
子であるがゆえに配向常態保持の面で高い安定性を有し
ており、同じく対称中心が除去された液晶構造を有する
低分子の強誘電性液晶も配向状態の保持機能を有してい
るが、低分子であるがゆえにショック等により容易に配
向を乱すのにくらべ、非常にすぐれている。
In addition, the ferroelectric polymer liquid crystal used in the present invention is a polymer, and therefore has high stability in terms of maintaining an alignment normal state. Similarly, a low-molecular ferroelectric liquid crystal having a liquid crystal structure in which the center of symmetry has been removed. Dielectric liquid crystal also has a function of maintaining the alignment state, but is excellent in that it is a low molecular weight compound, and thus is easily disturbed by shock or the like.

また、他の高分子を利用した材料にくらべても、強誘
電性の液晶であるため、メモリー性を有している点にお
いて、非常にすぐれている。これらのことが、本発明の
非線形光学材料の非線形性の経時安定性に大きな寄与を
しており、事実、本発明の強誘電性高分子液晶と非線形
光学化合物とを含有する非線形光学材料の非線形性は室
温で半永久的に保存される。
Also, compared to materials using other polymers, since they are ferroelectric liquid crystals, they are very excellent in that they have memory properties. These factors greatly contribute to the stability of nonlinearity of the nonlinear optical material of the present invention with time, and in fact, the nonlinear optical material containing the ferroelectric polymer liquid crystal of the present invention and the nonlinear optical compound has a high nonlinearity. The properties are stored semi-permanently at room temperature.

本発明の非線形光学材料は、基板上に非線形光学部位
としての薄膜導波路やファイバーを形成し、位相整合が
可能なように配向処理を行い、本発明の非線形光学素子
を作成するのが望ましい。
In the nonlinear optical material of the present invention, it is desirable to form a nonlinear optical element of the present invention by forming a thin film waveguide or a fiber as a nonlinear optical portion on a substrate and performing an orientation treatment so that phase matching can be performed.

なお、ガラス,プラスチック又は金属等の任意の材料
からなる基板の上に、本発明の非線形光学材料を形成
し、さらに必要に応じて、基板上にITO膜などの透明電
極やパターン化された電極を形成し、記録媒体あるいは
表示素子を構成することもできる。
The nonlinear optical material of the present invention is formed on a substrate made of any material such as glass, plastic or metal, and if necessary, a transparent electrode such as an ITO film or a patterned electrode is formed on the substrate. To form a recording medium or a display element.

上記の様な基板上に設けられる本発明の非線形光学材
料を配向させる特性を与えるためには、以下の様な手法
が挙げられる。
In order to give the characteristic for orienting the non-linear optical material of the present invention provided on the substrate as described above, the following methods can be mentioned.

(1)水平配向(強誘電性高分子液晶の分子軸方向を基
板面に対して水平に配向させる) ラビング法 基板上に溶液塗工法又は蒸着あるいはスパッタリング
等により、例えば、一酸化ケイ素、二酸化ケイ素、酸化
アルミニウム、ジルコニア、フッ化マグネシウム、酸化
セリウム、フッ化セリウム、シリコン窒化物、シリコン
炭化物、ホウ素窒化物などの無機絶縁物質やポリビニル
アルコール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエス
テルイミド、ポリパラキシレリン、ポリエステル、ポリ
カーボネート、ポリビニルアセタール、ポリ塩化ビニ
ル、ポリアミド、ポリスチレン、セルロース樹脂、メラ
ミン樹脂、ユリア樹脂やアクリル樹脂などの有機絶縁物
質の被膜を形成し、その後、その表面をビロード、布や
紙で一方向に摺擦(ラビング)して配向制御膜を形成す
る。
(1) Horizontal alignment (the molecular axis direction of the ferroelectric polymer liquid crystal is oriented horizontally with respect to the substrate surface) Rubbing method A solution coating method, vapor deposition, sputtering, or the like on the substrate, for example, silicon monoxide, silicon dioxide , Aluminum oxide, zirconia, magnesium fluoride, cerium oxide, cerium fluoride, inorganic insulating materials such as silicon nitride, silicon carbide, boron nitride, polyvinyl alcohol, polyimide, polyamideimide, polyesterimide, polyparaxylerin, polyester , Forming a film of organic insulating material such as polycarbonate, polyvinyl acetal, polyvinyl chloride, polyamide, polystyrene, cellulose resin, melamine resin, urea resin and acrylic resin, then velvet the surface, unidirectionally with cloth or paper Rubbing Te to form an alignment control film.

斜方蒸着法 SiO等の酸化物あるいはフッ化物又はAu,Alなどの金属
およびその酸化物を基板の斜めの角度から蒸着して配向
制御膜を形成する。
Oblique evaporation method An oxide such as SiO or a fluoride or a metal such as Au or Al and an oxide thereof are deposited from an oblique angle of the substrate to form an orientation control film.

斜方エッチング法 で示した有機あるいは無機絶縁膜を斜方からイオン
ビームや酸素プラズマを照射することによりエッチング
して配向制御膜を形成する。
The organic or inorganic insulating film shown by the oblique etching method is etched by irradiating an ion beam or oxygen plasma from obliquely to form an orientation control film.

延伸高分子膜の使用 ポリエステルあるいはポリビニルアルコール等の高分
子膜を延伸する。
Use of stretched polymer film A polymer film such as polyester or polyvinyl alcohol is stretched.

グレーティング法 フォトリソグラフィーやスタンパーやインジェクショ
ンを使用して基板表面上に溝を形成する。この場合、強
誘電性高分子液晶はその溝方向に配向する。
Grating method A groove is formed on the substrate surface by using photolithography, stamper, or injection. In this case, the ferroelectric polymer liquid crystal is oriented in the groove direction.

(2)垂直配向(強誘電性高分子液晶の分子軸方向を基
板面に対して垂直に配向させる) 垂直配向膜を形成する。
(2) Vertical alignment (the molecular axis direction of the ferroelectric polymer liquid crystal is aligned perpendicular to the substrate surface) A vertical alignment film is formed.

基板表面上に有機シランやレシチンやポリテトラフル
オロエチレン等の垂直配向性の層を形成する。
A layer having a vertical orientation such as organosilane, lecithin, or polytetrafluoroethylene is formed on the surface of the substrate.

斜方蒸着 (1)−で述べた斜方蒸着法で基板を回転させなが
ら蒸着角度を適当に選択することにより垂直配向性を与
えることができる。また、斜方蒸着後、で示した垂直
配向剤を塗布してもよい。
Oblique evaporation The vertical orientation can be provided by appropriately selecting the evaporation angle while rotating the substrate by the oblique evaporation method described in (1)-. Further, after oblique deposition, a vertical alignment agent shown by may be applied.

そして、更に、この非線形光学素子へ前記配向処理と
同時にもしくは別個に液晶相温度以上で直流電界を印加
し、印加したまま液晶相温度以下に冷却をほどこすと、
より良好な性能が得られる。垂直電界印加の方法として
はフィルムの両面に電極を設けても良いし、コロナ放電
等によっても可能である。
And further, applying a DC electric field at or above the liquid crystal phase temperature simultaneously with or separately from the alignment treatment to this nonlinear optical element, and cooling the liquid crystal phase temperature or below while applying the voltage,
Better performance is obtained. As a method of applying a vertical electric field, electrodes may be provided on both surfaces of the film, or corona discharge or the like may be used.

また、本発明の非線形光学素子は、電界を用いない基
板界面との相互作用による双安定性を有するためメモリ
ー性にすぐれている。電界を用いない双安定性を実現す
るためのらせんの解消にはカイラルスメクチックのらせ
ん周期よりも膜厚を薄くすればよく、具体的に50μm以
下がよい。また、その際、本発明の非線形光学素子は、
それぞれの双安定状態を電場により安定的に高速にスイ
ッチすることができるため、出光されるSHG信号もそれ
に応じて変更させることができる。従来のSHG素子は、
ほとんど単にSHGを発生させるのみであり、このように
電場を用いるだけで、容易にSHG信号を変調することは
できなかった。この点でも本発明の非線形光学素子はす
ぐれており、将来のコンピューターの高速スイッチ光変
調素子としても用いることができる。
Further, the nonlinear optical element of the present invention has excellent memory properties because it has bistability due to interaction with the substrate interface without using an electric field. In order to eliminate the spiral for achieving bistability without using an electric field, the film thickness may be made smaller than the spiral period of the chiral smectic, and specifically, it is preferably 50 μm or less. Also, at that time, the nonlinear optical element of the present invention,
Since each of the bistable states can be stably and rapidly switched by the electric field, the emitted SHG signal can be changed accordingly. Conventional SHG elements
Almost only SHG was generated, and the SHG signal could not be easily modulated by using an electric field in this way. In this respect, the nonlinear optical element of the present invention is excellent and can be used as a high-speed switch light modulation element of a future computer.

[実施例] 以下、実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明す
る。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

合成例1 本合成例は、以下の式(I)で示される本発明にかか
る強誘電性高分子液晶であるポリ4−[4′−(11−ア
クリロイロキシウンデカニルオキシ)ベゾイルオキシ]
安息香酸2−メチル−3−ヘキシルオキシエチルエステ
ルの製造を例示する。
Synthesis Example 1 In this synthesis example, poly-4- [4 ′-(11-acryloyloxyundecanyloxy) bezoyloxy] which is a ferroelectric polymer liquid crystal according to the present invention represented by the following formula (I)
The production of 2-methyl-3-hexyloxyethyl benzoate is illustrated.

工程1 4−ヒドロキシ安息香酸2−メチル−3−ヘキシルオキ
シエチルエステルの合成 4−ヒドロキシ安息香酸3.2gと光学活性な2−メチル
−3−ヘキシルオキシエタノール18.7gをベンゼン中で
硫酸1mlとともに20時間加熱還流した。反応液を濃縮
後、カラムクロマトグラフィーにより生成物6.2g(収率
91%)を得た。
Step 1 Synthesis of 4-hydroxybenzoic acid 2-methyl-3-hexyloxyethyl ester 3.2 g of 4-hydroxybenzoic acid and 18.7 g of optically active 2-methyl-3-hexyloxyethanol in benzene together with 1 ml of sulfuric acid for 20 hours Heated to reflux. After concentration of the reaction solution, 6.2 g of the product was obtained by column chromatography (yield
91%).

工程2 4−(11−ヒドロキシウンデカニルオキシ)安息香酸の
合成 p−ヒドロキシ安息香酸5.4gをエタノール−ジオキサ
ン混合溶媒中に加え、さらに水酸化カリウム6.6gを含む
水溶液を加えたのち、11−ブロモウンデカノール12.5g
を滴下し、12時間加熱循環した。酸性にして酢酸エチル
で抽出し、カラムクロマトグラフィーにより、生成物7.
3g(収率53%)を得た。
Step 2 Synthesis of 4- (11-hydroxyundecanyloxy) benzoic acid 5.4 g of p-hydroxybenzoic acid was added to a mixed solvent of ethanol and dioxane, and an aqueous solution containing 6.6 g of potassium hydroxide was added. Bromoundecanol 12.5g
Was added dropwise, and the mixture was heated and circulated for 12 hours. Acidify and extract with ethyl acetate, column chromatography, product 7.
3 g (53% yield) was obtained.

工程3 4−(11−アクリロイロキシウンデカニルオキシ)安息
香酸の合成 4−(11−ヒドロキシウンデカニルオキシ)安息香酸
6.4gとアクリル酸5.8gをハイドロキノンの存在下、ベン
ゼン中で80時間加熱還流した。溶媒を留去し、カラムク
ロマトグラフイーを行ない、生成物2,9g(収率38%)を
得た。
Step 3 Synthesis of 4- (11-acryloyloxyundecanyloxy) benzoic acid 4- (11-hydroxyundecanyloxy) benzoic acid
6.4 g and 5.8 g of acrylic acid were heated under reflux in benzene for 80 hours in the presence of hydroquinone. The solvent was distilled off, and the product was subjected to column chromatography to obtain 2.9 g of the product (yield: 38%).

工程4 4−[4′−(11−アクリロイロキシウンデカニルオキ
シ)ベンゾイル]安息香酸2−メチル−3−ヘキシルオ
キシエチルエステルの合成 4−(11−アクリロイロキシウンデカニルオキシ)安
息香酸1.6gを2,6−ジ−t−ブチルフェノールの存在
下、チオニルクロライド20ml中で3時間加熱還流した。
残ったチオニルクロライドを留去し、これに無水THF20m
lとトリエチルアミン5mlを加え、これに5℃で4−ヒド
ロキシ安息香酸2−メチル−3−ヘキシルオキシエチル
エステル1.0gを加えたのち、50℃で4時間撹拌した。酸
性にして、酢酸エチルで抽出し、カラムクロマトグラフ
ィーを行ない、生成物1.5g(収率48%)を得た。
Step 4 Synthesis of 4- [4 '-(11-acryloyloxyundecanyloxy) benzoyl] benzoic acid 2-methyl-3-hexyloxyethyl ester 4- (11-acryloyloxyundecanyloxy) benzoic acid 1.6 g was heated and refluxed for 3 hours in 20 ml of thionyl chloride in the presence of 2,6-di-t-butylphenol.
The remaining thionyl chloride was distilled off, and anhydrous THF 20m
l and 5 ml of triethylamine were added, and to this was added 1.0 g of 2-methyl-3-hexyloxyethyl 4-hydroxybenzoate at 5 ° C., followed by stirring at 50 ° C. for 4 hours. The mixture was acidified, extracted with ethyl acetate, and subjected to column chromatography to obtain 1.5 g (yield: 48%) of a product.

重合工程 4−[4′−(11−アクリロイロキシウンデカニルオキ
シ)ベンゾイル]安息香酸2−メチル−3−ヘキシルオ
キシエチルエステル0.500gと、3mol%のアゾビスイソブ
チロニトリル(AIBN)とを無水トルエン5ml中で、凍結
脱気したのち、60℃で24時間重合した。メタノールから
再沈殿をくり返し、目的とするポリマー0.32g(64%)
を得た。
Polymerization Step 4- [4 '-(11-Acryloyloxyundecanyloxy) benzoyl] benzoic acid 2-methyl-3-hexyloxyethyl ester 0.500 g, 3 mol% azobisisobutyronitrile (AIBN) Was deaerated by freeze-drying in 5 ml of anhydrous toluene, and then polymerized at 60 ° C. for 24 hours. Repeated reprecipitation from methanol, 0.32 g (64%) of the desired polymer
I got

合成例2 本合成例は、下記式(II)で示される本発明にかかる
強誘電性高分子液晶であるポリ4′−(6−アクリロイ
ロキシヘキシルオキシ)ビフェニル−4−カルボン酸2
−メチルブチルエステルの合成を例示する。
Synthesis Example 2 In this synthesis example, poly-4 ′-(6-acryloyloxyhexyloxy) biphenyl-4-carboxylic acid 2 which is a ferroelectric polymer liquid crystal according to the present invention represented by the following formula (II):
-Illustrates the synthesis of methyl butyl ester.

工程1 4′−ヒドロキシビフェニル−4−カルボン酸2−メチ
ルブチルエステルの合成 4′−ヒドロキシビフェニル−4−カルボン酸10.0g
と光学活性な2−メチルブタノール20.5gをベンゼン中
で、硫酸1mlとともに20時間加熱還流した。ろ過,濃縮
後、再結晶して生成物11.0g(収率83%)を得た。
Step 1 Synthesis of 2-methylbutyl 4'-hydroxybiphenyl-4-carboxylic acid 10.0 g of 4'-hydroxybiphenyl-4-carboxylic acid
And 20.5 g of optically active 2-methylbutanol were heated and refluxed in benzene with 1 ml of sulfuric acid for 20 hours. After filtration and concentration, the product was recrystallized to obtain 11.0 g of the product (83% yield).

工程2 4′−(6−ヒドロキシヘキシルオキシ)ビフェニル−
4−カルボン酸2−メチルブチルエステルの合成 4′−ヒドロキシビフェニル−4−カルボン酸2−メ
チルブチルエステル2.84g、炭酸カリウム4.14g、6−ク
ロロ−1−ヘキサノール4.10gとヨウ化カリウム4.28gを
アセトン中で48時間加熱還流した。ろ過、濃縮したのち
カラムクロマトグラフィーにより、生成物1.31g(収率3
4%)得た。
Step 2 4 '-(6-hydroxyhexyloxy) biphenyl-
Synthesis of 4-carboxylic acid 2-methylbutyl ester 4'-hydroxybiphenyl-4-carboxylic acid 2-methylbutyl ester 2.84 g, potassium carbonate 4.14 g, 6-chloro-1-hexanol 4.10 g and potassium iodide 4.28 g The mixture was refluxed for 48 hours in acetone. After filtration and concentration, 1.31 g of the product (yield 3
4%).

工程3 4′−(6−アクリロイロキシヘキシルオキシ)ビフェ
ニル−4−カルボン酸2−メチルブチルエステルの合成 4′−(6−ヒドロキシヘキシルオキシ)ビフェニル
−4−カルボン酸2−メチルブチルエステル1.60gを無
水ベンゼントリエチルアミン中、2,6−ジ−t−ブチル
フェノールの存在下、アクリロイルクロライド4.53gを
5℃で滴下し2時間撹拌を続けた。酸性にして、酢酸エ
チルで抽出し、カラムクロマトグラフィーを行ない、生
成物1.20g(収率66%)を得た。
Step 3 Synthesis of 4 '-(6-acryloyloxyhexyloxy) biphenyl-4-carboxylic acid 2-methylbutyl ester 1.60 g of 4'-(6-hydroxyhexyloxy) biphenyl-4-carboxylic acid 2-methylbutyl ester Was added dropwise in anhydrous benzenetriethylamine in the presence of 2,6-di-t-butylphenol at 4.53 g of acryloyl chloride at 5 ° C., and stirring was continued for 2 hours. The mixture was acidified, extracted with ethyl acetate, and subjected to column chromatography to obtain 1.20 g (yield: 66%) of a product.

重合工程 4′−(6−アクリロイロキシヘキシルオキシ)ビフェ
ニル−4−カルボン酸2−メチルブチルエステル1.20g
を3molのAIBNとともに無水トルエン12ml中で、凍結脱気
したのち、60℃で24時間重合した。メチタノールで再沈
殿をくり返し、目的とするポリマー1.02g(収率85%)
を得た。
Polymerization Step 4 '-(6-Acryloyloxyhexyloxy) biphenyl-4-carboxylic acid 2-methylbutyl ester 1.20 g
Was freeze-degassed in 12 ml of anhydrous toluene together with 3 mol of AIBN, and then polymerized at 60 ° C. for 24 hours. Repeated reprecipitation with methotanol, 1.02 g of the desired polymer (85% yield)
I got

[SHG強度の測定] 次に、下記の実施例で得られた固溶体の非線形光学効
果を調べるためにSHG強度を測定を行った。
[Measurement of SHG intensity] Next, the SHG intensity was measured in order to examine the nonlinear optical effect of the solid solution obtained in the following example.

光源には、Nd:YAGレーザーを用いて、波長1.06μmの
光(出力17mJ/パルス)を照射し、発生するSHG光(0.53
μm)の強度をフォトマルチプライヤーによって観測し
た。
Using a Nd: YAG laser as the light source, irradiate light with a wavelength of 1.06 μm (output 17 mJ / pulse) to generate SHG light (0.53
μm) was observed with a photomultiplier.

参考例1 合成例1により製造されたポリ4−[4′−(11−ア
クリロイロキシウンデカニルオキシ)ベンゾル]安息香
酸2−メチル−3−ヘキシルオキシエチルエステル(75
重量%)と、p−ニトロアニリン(25重量%)を170℃
で融解均一混合し、室温まで冷却した。得られた固溶体
にNd:YAGレーザーを照射し、パウダー法に準拠した方法
で、第2次高調波を測定したところ、尿素の約25倍の強
度のSHGがフォトマルチプライヤーによって観測され
た。この非線形性は3ケ月後にも全く変化しなかった。
Reference Example 1 Poly 4- [4 '-(11-acryloyloxyundecanyloxy) benzol] benzoic acid 2-methyl-3-hexyloxyethyl ester (75) produced according to Synthesis Example 1
Wt.) And p-nitroaniline (25 wt.
And homogeneously mixed, and cooled to room temperature. The obtained solid solution was irradiated with an Nd: YAG laser, and the second harmonic was measured by a method based on the powder method. As a result, SHG having an intensity about 25 times that of urea was observed by a photomultiplier. This nonlinearity did not change at all after three months.

参考例2 実施例1により製造されたポリ4−[4′−(11−ア
クリロイロキシウンデカニルオキシ)ベンゾイル]安息
香酸2−メチル−3−ヘキシルオキシエチルエステル
(75重量%)と、P−ニトロアニリン(25重量%)をジ
メチルホルムアミドに溶解し、キャストフィルムを作製
した。
Reference Example 2 Poly 4- [4 '-(11-acryloyloxyundecanyloxy) benzoyl] benzoic acid 2-methyl-3-hexyloxyethyl ester (75% by weight) produced according to Example 1 and P -Nitroaniline (25% by weight) was dissolved in dimethylformamide to prepare a cast film.

得られた固溶体にNd:YAGレーザーを照射し、パウダー
法に準拠した方法で、第2次高調波を測定したところ尿
素の約18倍の強度のSHGがフォトマルチプライヤーによ
って観測された。この非線形性は3ケ月後、全く変化し
なかった。
The obtained solid solution was irradiated with a Nd: YAG laser, and the second harmonic was measured by a method based on the powder method. As a result, SHG having an intensity about 18 times that of urea was observed by a photomultiplier. This nonlinearity did not change at all after three months.

参考例3 合成例2により製造されたポリ4′−(6−アクリロ
イロキシヘキシルオキシ)ビフェニル−4−カルボン酸
2−メチルブチルエステル(75重量%)と、P−ニトロ
アニリン(25重量%)を170℃で融解均一混合し室温ま
で冷却した。得られた固溶体にNd:YAGレーザーを照射
し、パウダー法に準拠した方法で第2次高調波を測定し
たところ、尿素の約17倍の強度のSHGがフォトマルチプ
ライヤーによって観測された。この非線形性は2ケ月間
全く変化しなかった。
Reference Example 3 Poly (4 '-(6-acryloyloxyhexyloxy) biphenyl-4-carboxylic acid 2-methylbutyl ester (75% by weight) produced by Synthesis Example 2 and P-nitroaniline (25% by weight) Was melted and mixed at 170 ° C., and cooled to room temperature. The obtained solid solution was irradiated with an Nd: YAG laser, and the second harmonic was measured by a method based on the powder method. As a result, SHG having about 17 times the intensity of urea was observed by a photomultiplier. This nonlinearity did not change at all for two months.

参考例4 合成例2により製造されたポリ4′−(6−アクリロ
イロキシヘキシルオキシ)ビフェニル−4−カルボン酸
2−メチルブチルエステル(75重量%)と、P−ニトロ
アニリン(25重量%)をTHF中に溶解しキャストフィル
ムを作製した。
Reference Example 4 Poly-4 '-(6-acryloyloxyhexyloxy) biphenyl-4-carboxylic acid 2-methylbutyl ester (75% by weight) produced by Synthesis Example 2 and P-nitroaniline (25% by weight) Was dissolved in THF to prepare a cast film.

得られた固溶体にNd:YAGレーザーを照射し、パウダー
法に準拠した方法で、第2次高調波を測定したところ、
尿素の約15倍の強度のSHGがフォトマルチプライヤーに
よって観測された。この非線形性は2ケ月間、全く変化
しなかった。
The obtained solid solution was irradiated with a Nd: YAG laser, and the second harmonic was measured by a method based on the powder method.
SHG about 15 times stronger than urea was observed by photomultiplier. This nonlinearity did not change at all for two months.

実施例1 第1図に示す非線形光学素子1を、以下のようにして
作製した。1mmのガラス基板11に、ITO膜を作製し、さら
にAlを5000Åの厚みに蒸着して下部電極12を形成した。
この上にポリアミック酸溶液(日立化成工業(株)製、
PIO:不揮発分濃度3重量%)をスピンコート法で塗工
し、20℃で30分間、200℃で60分間、350℃で30分間加熱
してポリイミド配向膜層13を形成した。これをラビング
することにより一軸配向性を与えた。
Example 1 The nonlinear optical element 1 shown in FIG. 1 was produced as follows. An ITO film was formed on a glass substrate 11 having a thickness of 1 mm, and Al was evaporated to a thickness of 5000 mm to form a lower electrode 12.
A polyamic acid solution (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.)
PIO: nonvolatile content of 3% by weight) was applied by spin coating, and heated at 20 ° C. for 30 minutes, 200 ° C. for 60 minutes, and 350 ° C. for 30 minutes to form a polyimide alignment film layer 13. This was rubbed to give uniaxial orientation.

次いで、その配向膜層13の上に、参考例2にて用いた
非線形光学材料をスピンコートし、約1μmの膜厚に
し、乾燥し、その上にAlを1000Åの厚みに蒸着して、非
線形光学導波路14および上部電極15を形成した。次い
で、下部電極12と上部電極15に100Vの直流電圧を印加し
つつ130℃より冷却した。
Next, the non-linear optical material used in Reference Example 2 was spin-coated on the alignment film layer 13 to a thickness of about 1 μm, dried, and Al was deposited thereon to a thickness of 1000 ° The optical waveguide 14 and the upper electrode 15 were formed. Next, cooling was performed at 130 ° C. while applying a DC voltage of 100 V to the lower electrode 12 and the upper electrode 15.

以上のようにして作製した本発明の光学素子1に、第
1図に示すように変調装置17および集光レンズ18を介し
てレーザー光源16より1.06μmのレーザー光を照射した
ところ、光第2高調波の発生がフォトマルチプライヤー
によって観測された。
The optical element 1 of the present invention produced as described above was irradiated with a laser beam of 1.06 μm from a laser light source 16 via a modulator 17 and a condenser lens 18 as shown in FIG. Harmonic generation was observed by a photomultiplier.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明の非線形光学材料は、強
誘電性高分子液晶特有の構造に起因して、大きな非線形
性を示すとともに、成型性にすぐれた特性を示す。
[Effects of the Invention] As described above, the nonlinear optical material of the present invention exhibits large nonlinearity and excellent moldability due to the structure peculiar to the ferroelectric polymer liquid crystal.

また、この非線形光学材料を配向処理して形成した部
位を有する非線形光学素子は作成が容易であり、かつ高
いメモリー性、スイッチング特性を有する優れた性質を
示す。
Further, a nonlinear optical element having a portion formed by subjecting the nonlinear optical material to an orientation treatment is easy to produce, and exhibits excellent properties having high memory properties and switching characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は実施例1にて作成した薄膜導波路型非線形光学
素子を示す断面図である。 1……非線形光学素子、11……基板 12……下部電極、13……配向膜層 14……非線形光学導波路、15……上部電極 16……レーザー光源、17……変調装置 18……集光レンズ
FIG. 1 is a sectional view showing a thin film waveguide type nonlinear optical element produced in Example 1. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Nonlinear optical element, 11 ... Substrate 12 ... Lower electrode, 13 ... Orientation film layer 14 ... Nonlinear optical waveguide, 15 ... Upper electrode 16 ... Laser light source, 17 ... Modulator 18 ... Condenser lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−90414(JP,A) 特開 平1−269926(JP,A) 特開 昭64−40508(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/35 504 G02F 1/37 JICST──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-64-90414 (JP, A) JP-A-1-269926 (JP, A) JP-A-64-40508 (JP, A) (58) Investigation Field (Int.Cl. 6 , DB name) G02F 1/35 504 G02F 1/37 JICST

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】少なくとも一方が配向膜を有する上部電極
及び下部電極間に、側鎖型強誘電性高分子液晶と非線形
光学化合物とを含有する非線形光学材料を非線形光学導
波路として挟持したことを特徴とする非線形光学素子。
1. A non-linear optical waveguide comprising a non-linear optical material containing a side-chain type ferroelectric polymer liquid crystal and a non-linear optical compound between an upper electrode and a lower electrode at least one of which has an alignment film. Characteristic nonlinear optical element.
【請求項2】前記側鎖型強誘電性高分子液晶に対する非
線形光学化合物の添加量が1〜50重量%である請求項1
記載の非線形光学素子。
2. The addition amount of the nonlinear optical compound to the side chain type ferroelectric polymer liquid crystal is 1 to 50% by weight.
The non-linear optical element according to the above.
【請求項3】前記側鎖型強誘電性高分子液晶と非線形光
学化合物とが固溶体を形成している請求項1記載の非線
形光学素子。
3. The nonlinear optical element according to claim 1, wherein said side chain type ferroelectric polymer liquid crystal and said nonlinear optical compound form a solid solution.
【請求項4】側鎖型強誘電性高分子液晶と非線形光学化
合物とを含有する非線形光学材料を配向処理して形成し
た部位を有する請求項1記載の非線形光学素子。
4. The nonlinear optical element according to claim 1, further comprising a portion formed by subjecting a nonlinear optical material containing a side chain type ferroelectric polymer liquid crystal and a nonlinear optical compound to an alignment treatment.
【請求項5】前記側鎖型強誘電性高分子液晶に対する非
線形光学化合物の添加量が1〜50重量%である請求項4
記載の非線形光学素子。
5. The addition amount of the nonlinear optical compound to the side chain type ferroelectric polymer liquid crystal is 1 to 50% by weight.
The non-linear optical element according to the above.
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JPS6374040A (en) * 1986-09-18 1988-04-04 Fujitsu Ltd Manufacture of nonlinear type thin optical organic film
JPS6396766A (en) * 1986-10-09 1988-04-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical disk reproducing device

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