JP4394239B2 - 二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムの製造方法、ポリマーフィルム及び非線形光学素子 - Google Patents
二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムの製造方法、ポリマーフィルム及び非線形光学素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4394239B2 JP4394239B2 JP2000054949A JP2000054949A JP4394239B2 JP 4394239 B2 JP4394239 B2 JP 4394239B2 JP 2000054949 A JP2000054949 A JP 2000054949A JP 2000054949 A JP2000054949 A JP 2000054949A JP 4394239 B2 JP4394239 B2 JP 4394239B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polymer
- nonlinear optical
- polymer film
- order nonlinear
- solution
- 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 - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G61/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
- C08G61/12—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/361—Organic materials
- G02F1/3615—Organic materials containing polymers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/361—Organic materials
- G02F1/3615—Organic materials containing polymers
- G02F1/3616—Organic materials containing polymers having the non-linear optical group in the main chain
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/361—Organic materials
- G02F1/3615—Organic materials containing polymers
- G02F1/3617—Organic materials containing polymers having the non-linear optical group in a side chain
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2323/00—Functional layers of liquid crystal optical display excluding electroactive liquid crystal layer characterised by chemical composition
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/3501—Constructional details or arrangements of non-linear optical devices, e.g. shape of non-linear crystals
- G02F1/3509—Shape, e.g. shape of end face
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/361—Organic materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31507—Of polycarbonate
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/3154—Of fluorinated addition polymer from unsaturated monomers
- Y10T428/31544—Addition polymer is perhalogenated
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31551—Of polyamidoester [polyurethane, polyisocyanate, polycarbamate, etc.]
- Y10T428/31616—Next to polyester [e.g., alkyd]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31721—Of polyimide
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31725—Of polyamide
- Y10T428/31739—Nylon type
- Y10T428/31743—Next to addition polymer from unsaturated monomer[s]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31786—Of polyester [e.g., alkyd, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31786—Of polyester [e.g., alkyd, etc.]
- Y10T428/31797—Next to addition polymer from unsaturated monomers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31855—Of addition polymer from unsaturated monomers
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は二次非線形光学特性、例えば、第2高調波発生(SHG特性)、ポッケルス効果等の二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムの製造方法、ポリマーフィルム及び非線形光学素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年,非線形光学材料は、超高速光スイッチ、位相補正素子及び波長変換素子等の光デバイスとしての用途が考えられている。非線形光学材料としてのポリマーフィルムを製造する方法としては、従来、スピンコート法が行われている。
【0003】
従来のスピンコート法は、回転基板上に高分子溶液を滴下した後、高速回転させているため、高分子溶液に均等に遠心力が働き、二次非線形光学特性の機能発現部位(クロモフォア)を配向させることができない。そのため、高分子材料における二次非線形光学特性の発現のためには、ガラス転移点温度(Tg)以上で外部電場を印加し、双極子を配向させる工程(ポーリング)が必要となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この電場配向の条件によっては、高分子材料の変性を招くおそれがあり、また、ポーリングにより配向した双極子はTg以下の温度条件でも脱配向しすいため、時間の経過と共に脱配向する緩和現象が避けられない。
【0005】
本発明の目的は、配向した分子の安定性に優れ、脱配向が生じない二次非線形光学特性、例えば、第2高調波発生(SHG特性)、ポッケルス効果等を有するポリマーフィルムの製造方法、ポリマーフィルム及び非線形光学素子を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記した目的は、以下の手段によって達成される。
<1> 回転台に対して垂直に、かつ前記回転台の回転軸に対称に配置された二枚の基板の間に高分子溶液を介在させ、前記回転台を回転させ、前記高分子溶液に生じた遠心力によって二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムを製造することを特徴とする二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムの製造方法である。
<2> 前記高分子溶液が、1)高分子に低分子を分散させたホスト・ゲスト系ポリマー、2)高分子側鎖あるいは高分子主鎖に二次非線形光学特性の機能発現部位を化学修飾した修飾型ポリマー、または3)架橋型ポリマーの少なくともいずれかを有機溶媒に溶解した溶液からなることを特徴とする前記<1>に記載の二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムの製造方法である。
<3> 前記高分子溶液が高分子側鎖あるいは高分子主鎖に二次非線形光学特性の機能発現部位を化学修飾した修飾型ポリマーを有機溶媒に溶解した溶液からなることを特徴とする前記<2>に記載の二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムの製造方法である。
<4> 前記<1>乃至前記<3>のいずれかに記載の方法で製造されたことを特徴とする二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムである。
<5> 前記<4>に記載の二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムを備えたことを特徴とする非線形光学素子である。
【0007】
回転台に対して垂直に、かつ前記回転台の回転軸に対称に配置された二枚の基板の間に高分子溶液を介在させ、前記回転台を回転させると、前記高分子溶液に生じた遠心力によって高分子膜の分子配向は、面内に配向しており,フローの向きと平行であり、基板の両端部で配向が互いに反転している。したがって、同一面内に二つの極性配向を示すポリマーフィルムが形成される。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明をする。
図1は、本発明のポリマーフィルムの製造方法の一実施の形態を示す説明図である。図1において、基板10、12が回転台に対して垂直に、かつ前記回転台の回転軸に対称に配置されており、これらの基板10、12の中心部に回転軸14が位置している。回転軸14は、図示していない駆動源によって回転可能となっており、基板10、12との間に高分子溶液16が介在した状態で基板10、12が回転するようになっている。基板10、12が図中、矢印aで示す方向に高速で回転すると、高分子溶液16には図中bで示す遠心力が作用する。
【0009】
本発明において、回転台とは、図示のような基板10、12をその上部に固定する円形状の回転台に限らず、基板10、12を挟持する挟持部材とこの挟持部材を支持する部材が回転可能に設置されたものでもよい。また、回転台の表面は重力方向に対して直交する方向に位置し、したがって、回転台上に固定される基板10、12の面は重力方向に位置することが望ましい。
基板10、12としては、表面が平滑であればよい。例えば、ガラス板、導電性ガラス板、金属板、シリコンウエハ、耐薬品性のあるプラスチック板等が挙げられる。本発明の方法で作製されたポリマーフィルムを基板と共にデバイス等に応用するためには、基板として絶縁物であるガラス又はプラスチック板等が好ましい。また、プラスチック板の場合、高分子溶液に使用する溶媒に対して耐薬品性を有することが好ましい。
【0010】
高分子溶液を構成する高分子材料としては、1)高分子に低分子を分散させたホスト・ゲスト系ポリマー、2)高分子側鎖あるいは高分子主鎖に二次非線形光学特性の機能発現部位を化学修飾した修飾型ポリマー、または3)架橋型ポリマーが挙げられ,有機溶媒に溶解することが必要である。
【0011】
本発明においては、これらの高分子材料の中で特に修飾型ポリマーが好適である。修飾型ポリマーには、二次非線形光学材料の機能発現部位(クロモフォア)によって、主鎖型高分子、側鎖型高分子、主鎖側鎖型高分子、枝わかれ構造を持つHyper−brunched polymerがあり、これらの修飾型ポリマーの中でも、本発明の方法によって同一面内で相反する二方向の極性配向を示すポリマーとしては、側鎖型高分子、主鎖側鎖型高分子が好適である。側鎖型高分子、主鎖側鎖型高分子は、側鎖に自由度が高く、分子構造的に非対称なクロモフォアを有する点で、遠心力によって生じる流れにより、極性配向が形成されやすい。クロモフォアとしては、ドナー、アクセプターを有するπ共役系が挙げられる。代表的なものとしては、DR1、DANS、PNA、DCM、DMA、MNA、MONS、カルバゾール等の非線形光学色素(NLO)を側鎖に共有結合したものが挙げられる。
【0012】
1)高分子に低分子を分散させたホスト・ゲスト系ポリマーとしては、具体的には、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリイミド(PI)、ポリカーボネート(PC)、液晶高分子、ポリフッ化ビニリデン、ポリオキシエチレン(POE)、ポリ−ε−カプロラクトン(PCL)、ポリブチレンセバケテート(PBSe)等の透明高分子にDR1、DANS、PNA、DCM、DMA、MNA、MONS、カルバゾール等の非線形光学色素(NCL色素)を分散させたものが挙げられる。
【0013】
ホスト・ゲスト系ポリマーにおけるポリマーの具体例としては、例えば、下記のポリマーが挙げられる。
【化1】
【0014】
ホスト・ゲスト系ポリマーにおけるゲスト色素の具体例としては、例えば、下記のものが挙げられる。
【化2】
【0015】
主鎖型高分子としては、具体的には、例えば、下記のポリマーが挙げられる。
【化3】
【0016】
側鎖型高分子としては、具体的には、例えば、下記のポリマーが挙げられる。
【化4】
【0017】
【化5】
【0018】
【化6】
【0019】
【化7】
【0020】
主鎖側鎖型高分子としては、具体的には、例えば、下記のポリマーが挙げられる。
【化8】
【0021】
Hyper−brunched polymerとしては、具体的には、例えば、下記のポリマーが挙げられる。
【化9】
【0022】
一般式(1)
【化10】
【0023】
なお、一般式(1)中、R1は、下記の置換基を表す。
【化11】
【0024】
これらの修飾型ポリマーの中で、特に主鎖、側鎖にクロモフォアを含んでいる点で大きな二次非線形光学特性が期待され、また自由度の高い側鎖にクロモフォアを含んでいるで点で配向しやすいことから、主鎖側鎖型高分子が好ましい。
【0025】
次に架橋型ポリマーとしては、具体的には、例えば、下記のポリマーが挙げられる。
【化12】
【0026】
本発明は上記したポリマーを溶媒に溶解して高分子溶液が得られる。ここで用いられる溶媒は、ポリマーに応じて任意に選定されるものであり、特に制限はない。溶媒の沸点が高い場合には、回転中に基板を熱することが好ましい。基板10、12に高分子溶液を介在させる手段としては、基板10、12の間隙に高分子溶液を注入する方法が最も好ましいが、高分子溶液の粘度が比較的高い場合には、高分子溶液を一方の基板に塗布し、それを挟むように他方の基板を合わせる等の方法でもよい。
高分子溶液中には、ポリマー及び溶媒の他に、ポリマーの種類、ポリマーフィルムの用途等によって例えば、増感色素、架橋剤等の成分を配合してもよい。
【0027】
高分子溶液の濃度、粘度等は製造されるポリマーフィルムの厚み、基板10、12の間隙における高分子溶液の注入の簡便さ等により任意に選定される。また基板10と基板12との間隙は高分子溶液の濃度、粘度等によるが、0.3 mm〜2mmが好ましく、より好ましくは0.5〜1.5mmである。基板10,12の間隙が0.3mmよりも狭いと、高分子溶液の注入が困難となり、二枚の基板が高分子溶液を介しはりつくこととなり好ましくなく、2mmを超えると、高分子溶液が基板の間隙から外へ流れ出すおそれがある。
【0028】
基板10、12の大きさは、垂直方向(縦)の長さが1〜5cmが好ましく,より好ましくは2〜3cmであり、水平方向(横)の長さは3〜10cmが好ましく,より好ましくは5〜8cmである。基板10、12の大きさが前記の好ましい範囲を外れると、大きい場合には、高分子溶液が多量に必要になり、逆に小さい場合には、高分子溶液に充分な遠心力が働かないため好ましくない。
基板10、12の回転数は、従来のスピンコート法における回転数と同程度でよく、1000〜5000rpm,好ましくは2000〜3000rpmである。
【0029】
上記の実施の形態においては、基板を垂直方向に設置した態様を説明したが、本発明は厳密な意味での垂直方向に限らず、本発明の効果を損なわない範囲で基板が傾斜した状態で回転する態様も包含される。
【0030】
本発明の方法で得られたポリマーフィルムは、特にポリマーフィルムの同一面内に相反する二つの極性配向を示すので、Push−Pull配置による位相変調によるデバイスに好適である。このデバイスでは、ポリマーフィルムの同一面内で相反する二方向に極性配向を有するので変調度を二倍に向上した光変調素子とすることができる。
【0031】
【実施例】
(実施例)
下記(化13)に示すニトロスチルベン系色素(DANS)を側鎖として共有結合させた主鎖側鎖型高分子であって、主鎖にカルバゾールを含むもの5mgを300μlのクロロホルムに溶解して高分子溶液を調製した。基板として市販のスライドガラス10、12を使用し、二枚のスライドガラス10、12の間の周辺部に厚さ1mmのスライトガラスを挟み、二枚のスライドガラス間に垂直方向断面が凹部形状の間隙を形成した。次に前記高分子溶液を注射器で50μl量り取り、二枚のスライドガラス間の凹部に高分子溶液16を注入した。回転軸14を備えた回転台上にスライドガラス10、12を垂直方向に固定し、回転軸14を介して3000rpmで10秒間回転させた後、残留溶媒を除去するため、室温で24時間真空乾燥を行なった。
【0032】
【化13】
【0033】
次に図2に示す二次非線形光学特性を測定する手段としてのSHGメーカーフリンジの測定系によって、回転台に固定された基板10、12を回転しながら光を照射し、発生するSHGのフリンジ強度を検出器により検出した。光源にはNd:YAGレーザー(λ=1064nm)を使用した。その結果を図3に◎のグラフで示す。図3の◎のグラフから二次非線形光学特性の機能発現部位(クロモフォア)は、基板の面内に配向していることが明らかとなった。
【0034】
また、この配向が遠心力によって形成されたものであることを確認するため、クロモフォアの絶対配向を決定する位相SHG測定を行なった。
<位相SHG測定>
Nd:YAGレーザー(λ=1064nm)を使用し、リファレンス試料及び標準試料として絶対配向が既知である試料を使用した。測定の結果を図4(A)に示す。図4(A)から本発明の方法で得られたポリマーフィルムは遠心力によって配向していることが判明した。したがって、基板上の分子配向をモデル化すると、図4(B)のような配向状態であると考えられる。
<熱安定性>
得られたポリマーフィルムをTg以上の温度(90℃)で24時間加熱したところ、脱配向は10%程度であった。
(比較例1)
上記(化13)に示すニトロスチルベン系色素(DANS)を側鎖として共有結合させた主鎖側鎖型高分子であって、主鎖にカルバゾールを含むもの5mgを300μlのクロロホルムに溶解して高分子溶液を調製した。基板として市販のスライドガラスを用いた。このスライドガラスに高分子溶液を滴下させた後、回転軸14を介して3000rpmで10秒間回転させた後、残留溶媒を除去するため、室温で24時間真空乾燥を行なった。
【0035】
次に図2に示す二次非線形光学特性を測定する手段としてのSHGメーカーフリンジの測定系によって、基板を回転台に固定させて回転しながら光を照射し、発生するSHGのフリンジ強度を検出器により検出した。光源にはNd:YAGレーザー(λ=1064nm)を使用した。その結果を図3中に○のグラフで示すように第2高調波発生(SHG)に関しては不活性であった。
【0036】
(比較例2)
比較例1で記述した方法で、ポリマーフィルムを形成した後、得られたポリマーフィルムを90℃で30分間加熱した後、90℃で30分間電場を印加し、さらに室温まで冷却しながら30分間電場を印加し、電場配向させた。
【0037】
<熱安定性>
得られたポリマーフィルムを室温下に放置したところ、数分後に10%程度の脱配向が確認され、また、24時間後には50%程度の脱配向が確認された。
【0038】
【発明の効果】
本発明の二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムの製造方法、ポリマーフィルム及び非線形光学素子によれば、ポリマーフィルムの同一面内に相反する二方向の極性配向を持たせることができ、位相変調を利用したデバイス等に有効である。
また、本発明の二次非線形光学特性を有するポリマー フィルムの製造方法によれば、高分子溶液を二枚の基板の間に介在させて回転する方法であるため遠心力を利用して分子を配向させることができ、安全性が高く、より均一な膜を形成することができる。また、膜厚のコントロールが容易であり、同一条件の膜を同時に二枚作製することができ、かつ、高分子溶液の試料の使用量を減少させることができ、短時間で配向膜を得ることができ、さらに形成された膜は、熱安定性に優れ、脱配向が起こりにくい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムを製造する方法を示す説明図である。
【図2】実施例及び比較例で用いたSHGメーカーフリンジの測定系を示す説明図である。
【図3】実施例及び比較例1のポリマーフィルムのSHG測定の結果を示すグラフである。
【図4】(A)は実施例のポリマーフィルムの位相SHG測定の結果を示すグラフ、(B)基板上のポリマーフィルムの分子配向のモデル図である。
【符号の説明】
10 基板
12 基板
14 回転軸
16 高分子溶液
Claims (5)
- 回転台に対して垂直に、かつ前記回転台の回転軸に対称に配置された二枚の基板の間に高分子溶液を介在させ、前記回転台を回転させ、前記高分子溶液に生じた遠心力によって二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムを製造することを特徴とする二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムの製造方法。
- 前記高分子溶液が、1)高分子に低分子を分散させたホスト・ゲスト系ポリマー、2)高分子側鎖あるいは高分子主鎖に二次非線形光学特性の機能発現部位を化学修飾した修飾型ポリマー、または3)架橋型ポリマーの少なくともいずれかを有機溶媒に溶解した溶液からなることを特徴とする請求項1に記載の二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムの製造方法。
- 前記高分子溶液が、高分子側鎖あるいは高分子主鎖に二次非線形光学特性の機能発現部位を化学修飾した修飾型ポリマーを有機溶媒に溶解した溶液からなることを特徴とする請求項2に記載の二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムの製造方法。
- 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の方法で製造されたことを特徴とする二次非線形光学特性を有するポリマーフィルム。
- 請求項4に記載の二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムを備えたことを特徴とする非線形光学素子。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000054949A JP4394239B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムの製造方法、ポリマーフィルム及び非線形光学素子 |
US09/650,296 US6414089B1 (en) | 2000-02-29 | 2000-08-29 | Method of manufacturing polymer films having second order non-linear optical properties, polymer films, and non-linear optical element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000054949A JP4394239B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムの製造方法、ポリマーフィルム及び非線形光学素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001242497A JP2001242497A (ja) | 2001-09-07 |
JP4394239B2 true JP4394239B2 (ja) | 2010-01-06 |
Family
ID=18576144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000054949A Expired - Fee Related JP4394239B2 (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムの製造方法、ポリマーフィルム及び非線形光学素子 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6414089B1 (ja) |
JP (1) | JP4394239B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1433024A1 (de) * | 2001-09-27 | 2004-06-30 | Bayer Aktiengesellschaft | Effiziente nichtlinear-optische polymere mit hoher polungsstabilität |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4810433A (en) * | 1985-09-25 | 1989-03-07 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Process for producing oriented film |
JP2710779B2 (ja) * | 1987-06-03 | 1998-02-10 | 株式会社クラレ | 高分子液晶化合物への電場印加方法 |
DE68919717T2 (de) | 1988-01-27 | 1995-05-18 | Nippon Telegraph & Telephone | Organisches Material mit nichtlinearen optischen Eigenschaften und Vorrichtung mit nichtlinearen optischen Eigenschaften. |
US5112934A (en) * | 1989-11-27 | 1992-05-12 | The Dow Chemical Company | Epoxy polymeric nonolinear optical materials based on glycidyl amines |
US5175784A (en) | 1989-12-19 | 1992-12-29 | Ibiden Co., Ltd. | Second harmonic wave generating device |
GB9019347D0 (en) | 1990-09-05 | 1990-10-17 | Ici Plc | Chromophore-containing compounds for opto-electronic applications |
US5131068A (en) * | 1990-10-23 | 1992-07-14 | Hoechst Celanese Corp. | Thickness variation insensitive frequency doubling polymeric waveguide |
US5224196A (en) * | 1991-08-13 | 1993-06-29 | Hoechst Celanese Corp. | Waveguide device and method for phase matched second harmonic generation |
GB9119734D0 (en) | 1991-09-16 | 1991-10-30 | British Telecomm | Optical grating device |
US5648453A (en) * | 1991-12-04 | 1997-07-15 | Showa Denko K.K. | Electroconductive polymer and process for producing the polymer |
US5688873A (en) * | 1991-12-04 | 1997-11-18 | Showa Denko K.K. | Electroconductive polymer and process for producing the polymer |
US5433895A (en) | 1992-09-23 | 1995-07-18 | University Of Massachusetts Lowell | Silicon-containing networked non-linear optical compositions |
JP3280791B2 (ja) * | 1994-02-17 | 2002-05-13 | 東京応化工業株式会社 | 塗膜形成方法 |
US5512218A (en) * | 1994-03-24 | 1996-04-30 | Cambridge Scientific, Inc. | Method of making biopolymer-based nonlinear optical materials |
US5882785A (en) * | 1997-01-23 | 1999-03-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Nonlinear optical films from pair-wise-deposited semi-ionomeric syndioregic polymers |
US6090332A (en) * | 1997-05-16 | 2000-07-18 | California Institute Of Technology | Process of changing the refractive index of a composite containing a polymer and a compound having large dipole moment and polarizability and applications thereof |
-
2000
- 2000-02-29 JP JP2000054949A patent/JP4394239B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-08-29 US US09/650,296 patent/US6414089B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6414089B1 (en) | 2002-07-02 |
JP2001242497A (ja) | 2001-09-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Labarthet et al. | Spectroscopic and optical characterization of a series of azobenzene-containing side-chain liquid crystalline polymers | |
Kim et al. | Highly efficient organic/inorganic hybrid nonlinear optic materials via sol− gel process: synthesis, optical properties, and photobleaching for channel waveguides | |
Mao et al. | Progress toward device-quality second-order nonlinear optical materials. 1. Influence of composition and processing conditions on nonlinearity, temporal stability, and optical loss | |
Chen et al. | Highly stable optically induced birefringence and holographic surface gratings on a new azocarbazole-based polyimide | |
Pattison et al. | Probing the Ordering of Semiconducting Fluorene− Thiophene Copolymer Surfaces on Rubbed Polyimide Substrates by Near-Edge X-ray Absorption Fine Structure | |
Kim et al. | Photoinduced supramolecular chirality in amorphous azobenzene polymer films | |
Sekkat et al. | Correlation between polymer architecture and sub-glass-transition-temperature light-induced molecular movement in azo-polyimide polymers: influence on linear and second-and third-order nonlinear optical processes | |
Kang et al. | Hierarchical striped walls constructed by the photopolymerization of discotic reactive building blocks in the anisotropic liquid crystal solvents | |
Banach et al. | Enhancement of electrooptic coefficient of doped films through optimization of chromophore environment | |
Higaki et al. | Memory and development of textures of polydomain nematic elastomers | |
JP4394239B2 (ja) | 二次非線形光学特性を有するポリマーフィルムの製造方法、ポリマーフィルム及び非線形光学素子 | |
Woo et al. | An alternate synthetic approach for soluble nonlinear optical polyimides | |
KR100230436B1 (ko) | 광배향성 조성물, 이로부터 형성된 배향막 및이 배향막을 구비한 액정표시소자 | |
Ono et al. | Complex electro‐optic constants of dye‐doped polymer films determined with a Mach–Zehnder interferometer | |
Jung et al. | Surface characteristics of polyfluorene films studied by polarization-dependent NEXAFS spectroscopy | |
KR980010972A (ko) | 반사형 액정 표시 장치 | |
Rojo et al. | Second-harmonic response and relaxation behavior of high glass-transition temperature polyphosphazene films | |
Ford et al. | Nonlinear Optical Responses of a Polarized Stilbene Side Chain Liquid Crystalline Polyacrylate | |
Rojo et al. | Nonlinear optical properties of high glass-transition temperature polyphosphazene films | |
Saito et al. | Orientational dependence of the color and photoconductivity of 1, 4-di-p-toluidinoanthraquinone single crystals | |
Inaba et al. | In situ observation of the orientational motion of chromophores during corona poling of electro-optic polyimides | |
Cabanetos et al. | Preparation of a new electro-optic polymer cross-linkable via copper-free thermal huisgen cyclo-addition and fabrication of optical waveguides by reactive ion etching | |
Xu et al. | Optical poling in a crosslinkable polymer system. | |
Goodson III et al. | Quadratic electro‐absorption and electro‐optic effects in a guest/host nonlinear optical polymeric system | |
Eitouni et al. | Electrochemically controlled self-assembly of an organometallic block copolymer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20031201 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040210 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20040730 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20040730 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061019 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20061019 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061130 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091006 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091015 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121023 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |