JPH0320344A - 非直線光学活性物質およびこれを含む装置 - Google Patents

非直線光学活性物質およびこれを含む装置

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JPH0320344A
JPH0320344A JP2077127A JP7712790A JPH0320344A JP H0320344 A JPH0320344 A JP H0320344A JP 2077127 A JP2077127 A JP 2077127A JP 7712790 A JP7712790 A JP 7712790A JP H0320344 A JPH0320344 A JP H0320344A
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hyperpolarizable
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JP2077127A
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Remi Meyrueix
ルミ メイルエイ
Gerard Mignani
ジェラール ミグニャン
Lucien Monnerie
リュシアン モネリ
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Rhodia Chimie SAS
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Rhone Poulenc Chimie SA
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    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/355Non-linear optics characterised by the materials used
    • G02F1/361Organic materials
    • G02F1/3615Organic materials containing polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08L25/08Copolymers of styrene
    • C08L25/12Copolymers of styrene with unsaturated nitriles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非直線光学活性物質およびこれを含む装置さら
に特定すれば超分極性化合物を一体化したボリマーマト
リックスを含む型の物質に関する.多くの光学的または
光電的装置、たとえば断続器、変調器、双安定双方向結
合器は、非直線光学活性を有する何等の物質の性質を利
用する.そして、これらの装置は、非直線光学活性要素
として結晶化された無機化合物たとえばLiNbos.
 KDP,^DP, KTPのようなりん酸水素塩、ま
たは有機化合物を使用する.この有機化合物は、単結晶
、Langmuir Blodgett型の配向レた分
子層、または活性ポリマーであることができる.活性ポ
リマーのうち、一般に重合可能なマトリックス中で中心
対称的に配向した超分極性化合物が非直線光学活性を示
す. 重合可能な活性物質には2つの型がある.すなわち超分
極性化合物がポリマー骨核に共有結合によってグラフト
されている官能化されたポリマーおよび超分極性化合物
がたとえば重合可能なまたは重合したマトリックス中に
溶解して含まれている物質があり、後者は通常ゲスト/
ホスト物質と呼ばれる. 超分極性化合物の例として、S6ci6t6 Aldr
ichが市版するDRIと略称されるDisperse
 Red Oneを挙げることができる. 欧州特許218938号は、このような物質を記載し、
多くの超分極性有機化合物、およびマトリックスを形戒
する相容性のあるポリマーを例示している,これらのポ
リマーは、アクリレート、メタクリレート、透明なエポ
キシ、スチレンのボリマーまたはボリカーボネートであ
る. 一般に使一用されるポリマーはポリメチルメタクリレー
}(P問A)である. しかし、これらの物質は何等かの不便を有する.実際、
マトリックス/超分極性化合物の系は相客性を有する必
要があり、特に超分極性化合物ができるだけ高度の光学
活性を得るには、溶解度ができるだけ大きいことが必要
である. さらに、この物質は、電場、電磁場または磁場の影響に
よる超分極性化合物の配向によって活性化される.しか
し、マトリックスは含まれる化合物のすべての運動を妨
げる完全な剛性物質ではないので、配向が乱れる、換言
すれば、物質中で負荷が平衡位置に復帰する傾向がある
. この非配向化は、その結果として非直線光学活性の減少
をもたらすことが知られている.本発明は、特にこの不
便を克服することを目的とし、ボリマーのベース物質と
超分極性化合物とを含む型の新規な物質であって、主と
して超分極性物質の溶解度の増加、および時間の経過に
伴う活性損失の減少によって、非直線光学活性を増加さ
せる物質を提案する. 実際、本発明は、ポリマーをベースとするマトリックス
と、少なくとも1つの超分極性化合物とを含む型の物質
であって、マトリックスの主要成分を形成するポリマー
がスチレン/アクリロニトリルコポリマー(SAW)で
あることを特徴とする物質を提案する. このポリマーは、超分極性化合物、特にたとえば分子中
にシアノ基を含む化合物の溶解度をシアノ基の親和力に
よって、また極性基たとえばポリマーのシアノ基と双極
を形威するニトロ基を含む化合物の溶解度を著しく増加
させる. それ故、これらの物質の非直線光学活性は、マトリック
スとして他のポリマーたとえばポリメチルメタクリレー
トを有する物質が達戒できる非直線光学活性より著しく
増加する. 超分極性化合物の濃度は、その上限がポリマー中でのこ
の化合物の溶解度によって制限される範囲で、可能な最
高の濃度となる. マトリックス100gに対する超分極性化合物のモル濃
度は約o.oos〜0.1が有利である.本発明の物質
の他の利点は、時間の関数としての非直線光学活性の安
定性である.実際超分極性化合物の非配向化現象は、ス
チレン/アクリロニトリル(SAN)コボリマーのマト
リックス中においては、他のマトリックス中において観
察されるより、明かに遅いことが認められた. 本発明の好ましい特徴として、SANコボリマーは、コ
ボリマー中のアクリロニトリルにもとづく成分は約5〜
50%である. 超分極性化合物の溶解度、および時間の経過中の安定性
が向上する利益はコボリマーの分子量とは関係ない. しかし、スチレン/アクリロニトリルコポリマーは、た
とえば重量平均分子量薊;が250,000程度である
.この分子量は物質の考えられる用途たとえば被覆、膜
、威形片などが必要とするレオロジー的および機械的性
質の関数として選ぶ.本発明の他の特徴として、超分極
性化合物はシアノおよび/またはニトロ基を含む超分極
性化合物から選ぶ. たとえば便宜な化合物として、H.B.KatzらがM
ol.Cryst.Inc Nonlinear Op
t.Vol.157+ p.525−533 (198
8)に発表した化合物は次式で示される.L;N Soci6t6 Aldrich市販のDispers
e Red OneすなわちDRIは次式で示される. 未公開のフランス特許出願88−12028号記載の化
合物は次の一般式で示される. (式中、AおよびA,は電子受容体基、Dは電子供与体
基を表す)、この化合物は次式(A)で示される. ここに列記した化合物は限定するものではない.実際ス
チレン/アクリロニトリルコポリマーに溶解するすべて
の超分極性化合物が本発明において使用することができ
る. 本発明の物質は、膜、注型または押出或形片の形で使用
することができる. また本発明の範囲を逸脱することなく、この物質に多様
な戒分または添加物を加えて機械的性質を改良したり、
または耐火性、静電防止性、耐酸化性、安定化性を有す
るようにすることができる.また本発明は、少なくとも
1つの本発明の物質を構或する要素を含む光学的または
光電的装置を目的とする. 本発明の物質は、一般にスチレン/アクリロニトリルコ
ポリマーのマトリックス中に、所定量の超分極性化合物
を一体化して得られる.超分極性化合物は溶剤に虐解ま
たは緋解した状態でコポリマー中に一体化することが好
ましい. このポリマーは、次にガラス転移点(Tg)より高い温
度に加熱して強力な電場におき、超分極性分子を配向さ
せる. 次にこの物質をガラス転移点(Tg)より低い温度に冷
却して、活性分子の配向された位置を凍結する. 上記の方法は例示のために開示したものであって、本発
明を限定するものではない. このような物質の製法の例として、欧州特許21893
8号を挙げることができる.また本発明の物質は、分子
を配向させる前に、所望の使用形履に威形することが好
ましいことを容易に理解できるであろう. 非直線光学物質の活性度は、二次、三次などの感受率の
測定によって決定することができる.この物質の感受率
は、次の基礎的な関係による物質の分極に直接依存する
. 旦=h+χ1・旦+χ1辷1+χ3E・E・E+・・・
(式中、ヱおよびヱユはそれぞれ電磁場の存在または非
存在における分極を表し、 Eは励起電場を表し、 χ1.χ2,χコは物質の直線および非直線の感受率を
表す.) 実際、係数χ1は直線光学活性を反映し、係数χ2およ
びχ3はそれぞれ二次および三次の感受率を表す。
これらの感受率は物質中の電子電位の非調和性を表す. 奇数次の感受率、たとえば感受率χ3はすべての物質に
対して零であることはない.これに反して、偶数次の感
受率たとえば感受率χ2は中心対称性物質に対して零で
ある. 零でない非直線分極を示す物質を、非直線光学的な応用
たとえば案内されたもしくは案内されない光電変調器、
光電装直に、または純粋に光学的な応用たとえばパラメ
トリック増幅器、周波数倍増器に有利に使用することが
できる. る. 一般に感受率χ冨の測定は、S.κ.KurtzがAc
adesicpr63g発行、H.Rabin. C.
L.Tang&l集のQuantum I!lectr
onics 1975+ Vol L p.209−2
81に記載した調和倍増の実験において使用した周波数
(−2ω;ω.ω)で行われる. また、光電的実験において周波数(一ω;ω,O)でχ
8を測定することもできる.それには膜を透明な酸化物
導体(Snow)で被われたガラス薄板におく.膜の外
面は半透明な金属で被う.この酸化物および金は非中心
対称結果を得るために膜を分極する電極となる.冷却後
、この組合せ体を?1ach Zenderの干渉計に
入れ、波長633nwのレーザー光が直角に入射するよ
うにした. 次に膜にlkHz. IOVの交流電圧を印加した。
2次感受率χ1。(一ω;ω.0)は、膜に印加された
電圧によって生ずる相の遅れΔΦから次式の関係によっ
て求められる. (式中、λはレーザー光の波長、 nは膜の屈折率、 ■は膜に印加される電場の電位、 Lは膜の厚みを表す) 2次感受率χ%。は次式によって求められる.χS3m
 =3.χl 13 この関係はK.D.SingerらのJ.Opt.So
c.Am.B/Vol.4.No.6. p968以降
(1987)の論文に詳述されている.これらの感受率
χh,およびχh,は次式の関係によって光電係数T口
鯉に依存している、一2χ1。        −2χ
%。
T IIs=               Ts:目
 8n4           n4 (式中、nは物質の屈折率を表す) 本発明の他の目的、特徴および詳細は、単に例示の目的
で記載する次の例によってさらに明かになるであろう. 員1 本発明による物質の膜は、”[ 1.27X10’のス
チレン/アクリロニトリル(SAN)コポリマーをベー
スとし、超分極性化合物Dispers Red On
e(DR 1 )を混合して戒膜した. DRIの濃度は20g/100g SAN (0.06
4mol/100g SAM)であった. この膜を105℃に加熱し、次に30V/一の電場にお
いた. 終りに、この膜を常温に冷却し、上記の方法によって感
受率χ寞(一ω;ω,o)を測定した.結果は後の表に
示す. さらに、ドーパントの非配向化速度を、配向電場を除去
した後の時間、1=0およびt=ioo分の間で感受率
χ8(一ω;ω,0)の相対的変化を測定して求めた.
この測定は温度を変えて行った.鮭 超分極性化合物としてDRIo代りに式Aの化合物を使
用した他は、例lと同様に実施した.超分極性化合物A
の濃度は15g/100g SAN(0.043mol
/100g SAN)であった。
廻』−一生 マトリックスとして分子量180. 000のスチレン
/アクリロニトリルコポリマーを使用した他は、例1お
よび2と同様に行った. 北較班エ マトリックスとしてSoci6L6 CDF Chim
ie市販の分子ii124,000のポリメチルメタク
リレート(PMM^)を使用した他は、例1と同様に行
った.超分極性化合物の濃度は7.52g/100g 
P聞A、すなわち0.024+wol/ 100 g 
PMMAであった。
玄−1二注 この結果は、一方において本発明の物質の安定性が公知
の物質に比べて大きいことを示し、他方においてSAN
コポリマーの分子量は安定性に影響しないことを示す. 後者の結果はポリマーの粘度を変えて成形を容易にする
ことができるので重要である.従ってボリマーを溶剤に
溶解して威形し超分極性化合物を溶解するいわゆる「溶
剤法』を使用するときに、SANコポリマーの分子量を
選択して溶液の粘度を制御することができる. 同様に、『融解法」において、ポリマーの分子量を所望
の粘度となるように選んで.、ポリマーを融解させ、超
分極性化合物を一体化して、物質の所望の形に或形する
ことができる.

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ポリマーをベースするマトリックスと、少なくとも
    1つの超分極性化合物とを含む型の物質であって、マト
    リックスの主要成分を形成するポリマーがスチレン/ア
    クリロニトリルコポリマーであることを特徴とする物質
    。 2、超分極性化合物の濃度が、コポリマー100gに対
    して0.005〜0.1molである、請求項1記載の
    物質。 3、コポリマーを構成するアクリロニトリルモノマーに
    基づく成分が5〜50%である、請求項1または2記載
    の物質。 4、スチレン/アクリロニトリルコポリマーの重量平均
    分子量@M_W@が250,000程度である、請求項
    1〜3のいずれかに記載の物質。 5、超分極性化合物が次の化合物から選ばれている、請
    求項1〜4のいずれかに記載の物質。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ 6、膜の形状を有する、請求項1〜5のいずれかに記載
    の物質。 7、片の形状を有する、請求項1〜5のいずれかに記載
    の物質。 8、添加剤を含む、請求項1〜7のいずれかに記載の物
    質。 9、請求項1〜8のいずれかに記載された物質によって
    構成された少なくとも1つの要素を含むことを特徴とす
    る光学的または光電的装置。
JP2077127A 1989-03-31 1990-03-28 非直線光学活性物質およびこれを含む装置 Pending JPH0320344A (ja)

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