JP3383820B2 - 有機非線形光学材料 - Google Patents

有機非線形光学材料

Info

Publication number
JP3383820B2
JP3383820B2 JP13183793A JP13183793A JP3383820B2 JP 3383820 B2 JP3383820 B2 JP 3383820B2 JP 13183793 A JP13183793 A JP 13183793A JP 13183793 A JP13183793 A JP 13183793A JP 3383820 B2 JP3383820 B2 JP 3383820B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
substituted
unsubstituted
nonlinear optical
optical material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP13183793A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0822040A (ja
Inventor
宏雄 松田
裕光 富山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hodogaya Chemical Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Hodogaya Chemical Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hodogaya Chemical Co Ltd, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical Hodogaya Chemical Co Ltd
Priority to JP13183793A priority Critical patent/JP3383820B2/ja
Publication of JPH0822040A publication Critical patent/JPH0822040A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3383820B2 publication Critical patent/JP3383820B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は波長変換素子、電気光学
素子などの非線形光学効果を利用する各種素子に有用な
新規な非線形光学材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】オプトエレクトロニクス分野において、
レ−ザ−光のような強い光電場を物質に加えたときに得
られる非線形光学効果を利用した、波長変換素子、高速
光スイッチング素子、光メモリ素子などの光素子の研究
が活発になされている。かかる効果を有する材料は、非
線形光学材料として注目されており、例えば次のものな
どに詳しく記載されている。「有機非線形光学材料」加
藤政雄、中西八郎監修(シ−・エム・シ−社、1983年
刊)、 ”Nonlinear Optical Properties of Organic
Molecules and Crystals”D.S.Chemla, J.Zyss 編 (A
cademic Press, Inc. 1987年刊)。
【0003】非線形光学材料の用途の1つに、2次の非
線形光学効果に基づいた第2高調波発生及び和周波、差
周波を用いた波長変換デバイスがあるが、これまで実用
上用いられているものとしては、リン酸二水素カリウム
(KDP)やニオブ酸リチウム(LN)といった一部の
無機材料である。しかし近年になり、π電子を有する有
機化合物が、非線形光学効果や光応答速度等の諸性能の
点で、無機材料を大きく上まわることが知られるように
なり、大きな非線形光学効果を有する有機化合物の探索
が活発におこなわれている。
【0004】一般に有機化合物では、材料を構成する分
子が光電場に対し非線形な応答を示し、分子の非線形光
学特性は、その分子超分極率βの大きさに依存する。従
来より、分子超分極率βを大きくするための分子設計の
指針として、π共役系にドナ−性、アクセプタ−性の置
換基を導入することが行われてきた。しかし、π共役系
にドナ−性、アクセプタ−性の置換基を導入した化合物
は、分子状態では大きな非線形光学特性を示すものの、
分子間での双極子相互作用が強く働くため、互いに双極
子を打ち消し合う中心対称性の構造の結晶を形成し易
く、中心対称性の構造の結晶においては2次の非線形光
学効果を示さない。
【0005】上記のような結晶の中心対称性の構造を崩
すため、置換基の立体的な作用や水素結合形成性を利用
したり、不斉炭素を有する置換基の導入、さらに、イオ
ン性有機結晶では非線形光学特性の大きい分子に対する
対イオンを選択するなどの試みがなされてきた。
【0006】様々な有機化合物が検討され、例えばMN
A(2−メチル−4−ニトロアニリン)をはじめとする
ニトロアニリン誘導体で、結晶状態においても大きな非
線形光学効果を発現することが見いだされてきた。
【0007】しかしながら、これらニトロアニリン誘導
体などのベンゼン誘導体は、π共役系にニトロ基等の強
いアクセプター基やアミノ基等の強いドナ−基を有する
ため、非線形光学特性は大きいものの、材料による光吸
収が可視域にまでおよんでいる。すなわち、第2高調波
発生による半導体レーザー光の波長変換で得ようとす
る、350nmから450nmの波長域で、材料による
光吸収が起こり、化合物の劣化や変換効率の低下等の問
題を生じ、必ずしも良い結果は得られていない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、こうした事
情を鑑み、高い非線形光学特性を示し、可視域の光吸収
が短波長側にある、新規な有機非線形光学材料を提供す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討の
結果、特定のピラジン誘導体を非線形光学材料として用
いることにより、上記課題を解決し得るに有効な材料で
あること見いだし、本発明に至った。
【0010】すなわち、本発明は下記一般式(1)から
(4)で表される化合物からなることを特徴とする有機
非線形光学材料である。 一般式(1)
【0011】
【化5】
【0012】(式中A、Bは同一でも異なっていても良
く、置換または非置換のアルキル基、置換または非置換
のアルコキシ基、置換または非置換のアリ−ル基、置換
または非置換のアリールオキシ基、置換または非置換の
アルキルチオ基、置換または非置換のアミノカルボニル
チオ基、置換または非置換のアミノチオカルボニルチオ
基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子を示す。ただし、Aと
Bが同時にハロゲン原子である場合を除く。) 一般式(2)
【0013】
【化6】
【0014】(式中R1、R2は同一でも異なっていても
良く、水素原子、置換または非置換のアルキル基、環式
アルキル基、置換または非置換のアルコキシ基、アセチ
ル基を示し、ただしR1とR2は同時に水素原子であるこ
とは無い。更に、式中Cは置換または非置換のアルキル
基、置換または非置換のアルコキシ基、置換または非置
換のアリールオキシ基、置換または非置換のアルキルチ
オ基、置換または非置換のアミノカルボニルチオ基、置
換または非置換のアミノチオカルボニルチオ基、環構成
元素が炭素、窒素、イオウ原子から選択される置換また
は非置換の複素環基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子を示
す。ただし、Cがハロゲン原子のときはR1またはR2が
水素原子である場合をのぞく。) 一般式(3)
【0015】
【化7】
【0016】(式中R3、R4、R5、R6は同一でも異な
っていても良く、水素原子、置換または非置換のアルキ
ル基、置換または非置換のアルコキシ基、環式アルキル
基、置換または非置換のアルケニル基、置換または非置
換のアリール基、環構成元素が炭素、窒素、イオウ原子
から選択される置換または非置換の複素環基、アセチル
基を表し、R3とR4またはR5とR6がそれぞれ互い
に環を形成して環構成元素が炭素、窒素、イオウ原子か
ら選択される複素環基となっていても良い。ただし、R
3とR4は同時に水素原子であることはなく、R5R6も
同時に水素原子であることはなく、R3とR5がアルキル
基で、R4とR6が水素原子である場合、R3、R4、R
5がアルキル基でR6が水素原子の場合又はR3、R4、
R5、R6がすべてアルキル基である場合は、R3およ
びR5は炭素数5以上のアルキル基である。 一般式(4)
【0017】
【化8】
【0018】(式中R7、R8は同一でも異なっていても
良く、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、環式アル
キル基、置換または非置換のアリール基を示す。)
【0019】以下に、本発明の一般式(1)で表される
化合物の好ましい具体例を示す。尚、本発明の範囲はこ
れらのみに限定されるものではない。
【0020】
【化9】
【0021】
【0022】
【化10】
【0023】
【化11】
【0024】
【化12】
【0025】
【化13】
【0026】
【化14】
【0027】
【化15】
【0028】
【化16】
【0029】
【化17】
【0030】
【0031】
【0032】
【化18】
【0033】
【0034】
【化19】
【0035】
【化20】
【0036】
【化21】
【0037】
【化22】
【0038】
【化23】
【0039】
【化24】
【0040】
【0041】
【化25】
【0042】以下に、本発明の一般式(2)で表される
化合物の好ましい具体例を示す。尚、本発明の範囲はこ
れらのみに限定されるものではない。
【0043】
【0044】
【化26】
【0045】
【化27】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】以下に、本発明の一般式(3)で表される
化合物の好ましい具体例を示す。尚、本発明の範囲はこ
れらのみに限定されるものではない。
【0050】
【化28】
【0051】
【0052】
【0053】
【化29】
【0054】
【0055】
【0056】
【化30】
【0057】
【0058】
【化31】
【0059】
【化32】
【0060】
【化33】
【0061】以下に、本発明の一般式(4)で表される
化合物の好ましい具体例を示す。尚、本発明の範囲はこ
れらのみに限定されるものではない。
【0062】
【化34】
【0063】
【化35】
【0064】
【化36】
【0065】
【化37】
【0066】
【化38】
【0067】本発明に関わる化合物のうち、一般式
(1)、(2)の化合物は、ジアミノマレオニトリルと
相当するα−ジケトンとの縮合反応によるか、またはシ
ュウ酸誘導体との縮合反応により得られる1−ヒドロキ
シ−3,4−ジシアノピラジン誘導体を塩化チオニルな
どのハロゲン化剤で3,4−ジシアノピラジンの1−ハ
ロゲン化物とし、これと相当するアルコ−ル類またはア
ミン類との脱酸反応により合成できる。また、一般式
(1)から(3)の化合物は、ジアミノマレオニトリル
とオキザリルクロライドとの縮合物を塩化チオニルによ
り塩素化した1,2−ジクロロ−3,4−ジシアノピラ
ジンを原料とし、相当するアミン類またはアルコ−ル類
等との脱酸反応により合成することができる。さらに、
一般式(4)の化合物は、相当する1,2−ジアミノ−
3,4−ジシアノピラジンと酸無水物との反応により合
成することができる。
【0068】これらジシアノピラジン誘導体は、除草剤
や医薬中間体として一般的に知られる化合物であるが、
これら化合物が高い非線形光学特性を示すことは本発明
により初めて明らかにされたものである。
【0069】
【実施例】以下に実施例に基づいて本発明を詳しく説明
する。 実施例1 一般式(1)の化合物のうち、前記の化合物、化合物
、化合物、化合物について、代表的な2次の非線
形光学効果である第2高調波発生(SHG)の測定を行
った。SHGの測定は、S.K.Kurtz、T.T.
Perry著、J.Appl.Phys.39巻379
8項(1968年刊)中に記載されている方法により行
った。この方法は、測定対象の化合物粉末に強いレ−ザ
−光を照射し、発生するSHGの強度を基準材料に対し
測定する方法で、おおよその2次の非線形光学特性を見
積もることができる。
【0070】測定対象に照射するレ−ザ−光としては、
Nd;YAGレ−ザ−より発振される波長1064nm
のレ−ザ−光を用いた。測定する化合物は、乳鉢で微粉
化し、ガラスセルに充填し、前記レ−ザ−光を照射し
た。散乱される波長532nmのSHGは、光電子増倍
管を検知器として用い、その強度を測定した。尚、化合
物を透過してくる1064nmのレ−ザ−光は、赤外吸
収フィルタ−でカットし、モノクロメーターにより53
2nmのSHGのみを取り出し測定した。測定したSH
G強度は、尿素を基準化合物としてそのSHG強度との
比として表1に示した。
【0071】また、SHGを測定した化合物について、
吸収スペクトル及び透過スペクトルの測定も行った。そ
れぞれの化合物は、1.5×10−4mol/lのメタ
ノ−ル溶液として調整し、その吸収スペクトルと透過ス
ペクトルを測定した。測定された各化合物の極大吸収波
長と吸収端波長を同様に表1中に示す。尚、吸収端波長
は、99%透過における波長とした。
【0072】
【表1】
【0073】実施例2 一般式(2)の化合物のうち、前記の化合物18、化合
19についてSHGの測定を行った。SHGの測定
は、実施例1と同様の方法により行った。測定したSH
G強度は、尿素を基準化合物とし、そのSHG強度との
比として表2に示した。
【0074】また、SHGを測定した化合物について、
吸収スペクトル及び透過スペクトルの測定も行った。吸
収スペクトル及び透過スペクトルは、実施例1と同様の
溶液、濃度で測定し、吸収端波長は、99%透過におけ
る波長とした。測定された各化合物の極大吸収波長と吸
収端波長を同様に表2中に示す。
【0075】
【表2】
【0076】実施例3 一般式(3)の化合物のうち、前記の化合物20、化合
21、化合物26についてSHGの測定を行った。S
HGの測定は、実施例1と同様の方法により行った。測
定したSHG強度は、尿素を基準化合物とし、そのSH
G強度との比として表3に示した。
【0077】また、SHGを測定した化合物について、
吸収スペクトル及び透過スペクトルの測定も行った。吸
収スペクトル及び透過スペクトルは、実施例1と同様の
溶液、濃度で測定し、吸収端波長は、99%透過におけ
る波長とした。測定された各化合物の極大吸収波長と吸
収端波長を同様に表3中に示す。
【0078】
【表3】
【0079】実施例4 一般式(4)の化合物のうち、前記の化合物29、化合
30、についてSHGの測定を行った。SHGの測定
は、実施例1と同様の方法により行った。測定したSH
G強度は、尿素を基準化合物とし、そのSHG強度との
比として表4に示した。
【0080】また、SHGを測定した化合物について、
吸収スペクトル及び透過スペクトルの測定も行った。吸
収スペクトル及び透過スペクトルは、実施例1と同様の
溶液、濃度で測定し、吸収端波長は、99%透過におけ
る波長とした。測定された各化合物の極大吸収波長と吸
収端波長を同様に表4中に示す。
【0081】
【表4】
【0082】比較例1 非線形光学材料として知られる有機化合物である、2−
メチル−4−ニトロアニリン(MNA)のSHGとその
透過スペクトル及び吸収スペクトルを測定した。SHG
の測定方法、スペクトル測定の溶液、濃度ともに、実施
例1と同様にして行った。測定したSHG強度は、尿素
を基準化合物とし、そのSHG強度との比として表5に
示した。また、測定された各化合物の極大吸収波長と吸
収端波長を同様に表5中に示す。尚、吸収端波長は、9
9%透過における波長とした。
【0083】
【表5】
【0084】実施例からも明らかなように、本発明の化
合物は有機非線形光学材料として有効である。
【0085】
【発明の効果】本発明において見いだされた化合物は、
例えば単結晶化することで波長変換デバイスの材料とし
て用いることができ、高い非線形光学特性を示し、可視
域の光吸収が短波長側にあるので、本発明により新規な
高性能有機非線形光学材料を提供することが可能となっ
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富山 裕光 茨城県つくば市御幸ケ丘45番地 保土谷 化学工業株式会社筑波研究所内 (56)参考文献 特表 平5−501766(JP,A) Mat.Res.Soc.Symp. Proc.,Vol.173,487−498 DYES AND PIGMENT S,VOL.22,NO.1,57−68 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/361 JICSTファイル(JOIS) CA(STN)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1) 【化1】 (式中A、Bは同一でも異なっていても良く、置換また
    は非置換のアルキル基、置換または非置換のアルコキシ
    基、置換または非置換のアリ−ル基、置換または非置換
    のアリ−ルオキシ基、置換または非置換のアルキルチオ
    基、置換または非置換のアミノカルボニルチオ基、置換
    または非置換のアミノチオカルボニルチオ基、ヒドロキ
    シ基、ハロゲン原子を示す。ただし、AとBが同時にハ
    ロゲン原子である場合を除く。)で表される化合物から
    なることを特徴とする有機非線形光学材料。
  2. 【請求項2】 下記一般式(2) 【化2】 (式中R1、R2は同一でも異なっていても良く、水素原
    子、置換または非置換のアルキル基、環式アルキル基、
    置換または非置換のアルコキシ基、アセチル基を示し、
    ただしR1とR2は同時に水素原子であることは無い。更
    に、式中Cは置換または非置換のアルキル基、置換また
    は非置換のアルコキシ基、置換または非置換のアリール
    オキシ基、置換または非置換のアルキルチオ基、置換ま
    たは非置換のアミノカルボニルチオ基、置換または非置
    換のアミノチオカルボニルチオ基、環構成元素が炭素、
    窒素、イオウ原子から選択される置換または非置換の複
    素環基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子を示す。ただし、
    Cがハロゲン原子のときはR1またはR2が水素原子であ
    る場合をのぞく。)で表される化合物からなることを特
    徴とする有機非線形光学材料。
  3. 【請求項3】 下記一般式(3) 【化3】 (式中R3、R4、R5、R6は同一でも異なっていても良
    く、水素原子、置換または非置換のアルキル基、置換ま
    たは非置換のアルコキシ基、環式アルキル基、置換また
    は非置換のアルケニル基、置換または非置換のアリール
    基、環構成元素が炭素、窒素、イオウ原子から選択され
    る置換または非置換の複素環基、アセチル基を表し、R
    3とR4またはR5とR6がそれぞれ互いに環を形成し
    て環構成元素が炭素、窒素、イオウ原子から選択される
    複素環基となっていても良い。ただし、R3とR4は同時
    に水素原子であることはなく、R5R6も同時に水素原
    子であることはなく、R3とR5がアルキル基で、R4と
    R6が水素原子である場合、R3、R4、R5がアルキ
    ル基でR6が水素原子の場合又はR3、R4、R5、R
    6がすべてアルキル基である場合は、R3およびR5は炭
    素数5以上のアルキル基である。)で表される化合物か
    らなることを特徴とする有機非線形光学材料。
  4. 【請求項4】 下記一般式(4) 【化4】 (式中R7、R8は同一でも異なっていても良く、水素原
    子、アルキル基、アルコキシ基、環式アルキル基、置換
    または非置換のアリール基を示す。)で表される化合物
    からなることを特徴とする有機非線形光学材料。
  5. 【請求項5】 R1が非置換のアルコキシ基であること
    を特徴とする請求項2記載の有機非線形光学材料。
  6. 【請求項6】 R3が環構成元素が炭素、窒素、イオウ
    原子から選択される置換または非置換の複素環基である
    ことを特徴とする請求項3記載の有機非線形光学材料。
  7. 【請求項7】 R3およびR5がアルキル(C=5)基
    であることを特徴とする請求項3記載の有機非線形光学
    材料。
JP13183793A 1993-06-02 1993-06-02 有機非線形光学材料 Expired - Lifetime JP3383820B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13183793A JP3383820B2 (ja) 1993-06-02 1993-06-02 有機非線形光学材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13183793A JP3383820B2 (ja) 1993-06-02 1993-06-02 有機非線形光学材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0822040A JPH0822040A (ja) 1996-01-23
JP3383820B2 true JP3383820B2 (ja) 2003-03-10

Family

ID=15067265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP13183793A Expired - Lifetime JP3383820B2 (ja) 1993-06-02 1993-06-02 有機非線形光学材料

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3383820B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005260094A (ja) * 2004-03-12 2005-09-22 Sharp Corp 電子素子
FI3860998T3 (fi) 2018-10-05 2024-03-27 Annapurna Bio Inc Yhdisteitä ja koostumuksia apj-reseptorin aktiivisuuteen liittyvien tautitilojen hoitoon

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DYES AND PIGMENTS,VOL.22,NO.1,57−68
Mat.Res.Soc.Symp.Proc.,Vol.173,487−498

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0822040A (ja) 1996-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4707303A (en) High performance nonlinear optical substrates
Durgadevi et al. Growth, thermal, linear and nonlinear optical properties of a novel second-order nonlinear optical crystal: urotropine p-nitrophenol
JP3383820B2 (ja) 有機非線形光学材料
Manivannan et al. Growth and characterization of a new organic nonlinear optical crystal: semicarbazone of p-dimethylamino benzaldehyde
Anwar et al. Preparation and crystal structures of new colorless 4-amino-1-methylpyridinium benzenesulfonate salts for second-order nonlinear optics
JPH026486A (ja) 有機けい素化合物及びそれらを含有する電気光学材料
US4909964A (en) Nonlinear optical devices from derivatives of stilbene and diphenylacetylene
US5383050A (en) Organic nonlinear optical material
US5397508A (en) 2-amino-5-nitropyridinium salts usable in non-linear optics and in electroptics and a process for preparing the same
US4961631A (en) Nonlinear optical devices from derivatives of stilbene
Sivagami et al. Determination of Optical, Photoluminescence, Structural, Spectral, Laser Damage and Thermal Properties of an Organic Methylammonium Hydrogen Succinate Monohydrate Single Crystal (MHSM)
JPH0618946A (ja) 有機非線形光学材料
US4938896A (en) High performance nonlinear optical media
JP2574697B2 (ja) 新規な有機非線形光学材料およびそれを用いた光波長の変換方法
JP2763224B2 (ja) 有機非線形光学材料
JPH0337631A (ja) 非線形光学材料
JP2995273B2 (ja) 有機非線形光学材料
JPH04166820A (ja) 非線形光学材料および非線形光学素子
JPH0532587A (ja) 新規芳香族化合物及び非線形光学材料
JPH02934A (ja) 非線形光学材料
JPH0719003B2 (ja) 非線形光学材料
JP2725929B2 (ja) 有機非線形光学材料
JPH0611747A (ja) 非線形光学材料およびこれを用いた非線形光学素子
JPH05140065A (ja) 新規なアゾ化合物及び非線形光学材料
Hild et al. Crystal growth and characterisation of new organic nonlinear optical materials: 6-cyano and 6-nitro-2, 2-dimethyl-3, 4-epoxychroman

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term