JPH03210539A - Nonlinear optical element - Google Patents

Nonlinear optical element

Info

Publication number
JPH03210539A
JPH03210539A JP2006809A JP680990A JPH03210539A JP H03210539 A JPH03210539 A JP H03210539A JP 2006809 A JP2006809 A JP 2006809A JP 680990 A JP680990 A JP 680990A JP H03210539 A JPH03210539 A JP H03210539A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nonlinear optical
liquid crystal
optical element
general formula
medium
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.)
Pending
Application number
JP2006809A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshitomo Yonehara
祥友 米原
Yasuro Shigemitsu
靖郎 重光
Akiyoshi Tsuchida
槌田 昭義
Yutaka Tachikawa
豊 立川
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.)
Kawamura Institute of Chemical Research
DIC Corp
Original Assignee
Kawamura Institute of Chemical Research
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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 Kawamura Institute of Chemical Research, Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd filed Critical Kawamura Institute of Chemical Research
Priority to JP2006809A priority Critical patent/JPH03210539A/en
Publication of JPH03210539A publication Critical patent/JPH03210539A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)

Abstract

PURPOSE:To separate high-intensity second harmonic waves even with weak light and to efficiently develop an electrooptical effect by incorporating a specific oxadiazole compd. into the nonlinear optical element. CONSTITUTION:The oxadiazole compd. expressed by formula I is used. In the formula (I), R1 denotes the substituent selected from an amino group, amide group, hydrogen atom, etc.; R2 denotes an alkyl group or hydrogen atom. The oxadiazole compd. expressed by the formula (I) is has a pi conjugation system in the molecule structure and has the excellent compatibility with a liquid crystalline high polymer, other high-polymer compds. or liquid crystal compd. Namely, this compd. has a large nonlinear optical constant and exhibits a marked quadratic nonlinear optical effect. The high-intensity second harmonic waves are separated even with the weak light in this way and the electrooptical effect is efficiently developed even with a slight change in voltage.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、有機非線形光学素子に係わり、特に、優れた
、2次の非線形光学効果を有するオキサジアゾール化合
物を用いた非線形光学素子に間する。
Detailed Description of the Invention "Field of Industrial Application" The present invention relates to organic nonlinear optical elements, and in particular to nonlinear optical elements using oxadiazole compounds having excellent second-order nonlinear optical effects. do.

「従来の技術」 オプトエレクトロニクスの分野では、レーザー光の短波
長化にともない、既存レーザー光を2倍の周波数(第2
高調波)の光に変換する非線形光学材料の開発、更に、
大きな非線形光学効果を示し、高速応答する非線形光学
材料の開発等が精力的に進められている。従来、無機材
料が、開発の主であったが、有機化合物は■非線形光学
定数の大きいことが期待される■応答速度の速いことが
期待される■光学損傷の少ないことが期待される等の理
由から、π電子共役系を有する有機化合物が注目される
に至フた(シーエムシー 有機非線形光生材料 R&D
  No、  72、加藤政雄、岬西へ部(1985)
等)、これらによると、2−メチル−4−ニトロアニリ
ン(以下、MNAと鶴記する)に代表されるように、π
電子系を有し力つ分子内に電子供与性基と電子吸引性基
を有すイ化合物が2次の非線形光学定数β(以下、単に
「β値」と略記する)が大きいことが知られても・る。
"Conventional technology" In the field of optoelectronics, as the wavelength of laser light has become shorter, existing laser light has been doubled in frequency (second
development of nonlinear optical materials that convert harmonics into light;
The development of nonlinear optical materials that exhibit large nonlinear optical effects and respond at high speed is being actively pursued. Traditionally, inorganic materials have been the main focus of development, but organic compounds are expected to have large nonlinear optical constants, fast response speeds, and low optical damage. For these reasons, organic compounds with π-electron conjugated systems have attracted attention (CMC Organic Nonlinear Photobiomaterials R&D)
No. 72, Masao Kato, Misaki Nishihebu (1985)
According to these, as represented by 2-methyl-4-nitroaniline (hereinafter referred to as MNA), π
It is known that compounds with an electron system and an electron-donating group and an electron-withdrawing group in the molecule have a large second-order nonlinear optical constant β (hereinafter simply referred to as "β value"). Even.ru.

しかし、4−ジメチルアミノ−4′−ニトロスチルベン
(以下DANSと略記する)に代表されるように、β値
が大きくても、対称中心を有する結晶構造のため、2次
の非線形光学現象を生じないという欠点も有する( J
、L、0udar、J、Chem、Phys。
However, even if the β value is large, as typified by 4-dimethylamino-4'-nitrostilbene (hereinafter abbreviated as DANS), second-order nonlinear optical phenomena occur due to the crystal structure with a center of symmetry. It also has the disadvantage that there is no (J
, L., Oudar, J., Chem., Phys.

87.446(1977)) 、  また、有機分子性
結晶に於ける分子配列はある温度領域で個々の分子種に
よって一意的に決まる場合が多く、結晶中での分子配列
制御は非常に困難である。このような理由によりいまま
で、MNAより高い2次の非線形光学効果を示す有機化
合物の報告例はほとんどなく、したがフて、MNAを用
いた非線形光学素子より高効率の素子は余り知られてい
ない。
87.446 (1977)), and the molecular arrangement in organic molecular crystals is often uniquely determined by individual molecular species in a certain temperature range, making it extremely difficult to control the molecular arrangement in the crystal. . For these reasons, there have been few reports of organic compounds that exhibit higher second-order nonlinear optical effects than MNAs, and therefore, there are few known devices that are more efficient than nonlinear optical devices using MNAs. do not have.

一方、上記のような問題点から、大きなβ値を示すにも
かかわらず、その結晶構造に起因して2次の非線形光学
効果を示さない有機化合物に、2次の非線形光学効果を
発現させる方法が、種々検討されている( 0.S、C
hewla、J、Zyss、Non1inearOpt
ical Properties of Organi
c Mo1ecules andCrystals、A
cademic Press、Inc、、New Yo
rk(1G&?)) *その方法の1つは、液晶化合物
あるいは、液晶高分子材料を媒体として用いる方法であ
る。即ち、液晶材料は、液晶状態に於いて、電場あるい
は磁場により分子配向を制御することができ、この性質
を利用して、液晶材料中にβ値の大きな有機化合物を混
合し、電場あるいは磁場を印加する裏で、液晶の配向方
向に、有機化合物を配向させ、対称中心をなくする方法
である。たとえば、液晶高分子中に、DANSを混合し
、液晶状態で電場を印加し、急冷して得られる高分子媒
体について、第2次高調波の発生が観測されている(D
、J。
On the other hand, due to the above-mentioned problems, there is a method for producing a second-order nonlinear optical effect in an organic compound that does not exhibit a second-order nonlinear optical effect due to its crystal structure, despite exhibiting a large β value. However, various studies have been conducted (0.S, C
hewla, J, Zyss, Non1inearOpt
icalProperties of Organi
c Molecules and Crystals, A
academic Press, Inc., New Yo
rk(1G&?)) *One of the methods is to use a liquid crystal compound or a liquid crystal polymer material as a medium. In other words, the molecular orientation of liquid crystal materials can be controlled by electric or magnetic fields in the liquid crystal state. Taking advantage of this property, an organic compound with a large β value is mixed into the liquid crystal material and an electric or magnetic field is applied. This is a method that eliminates the center of symmetry by aligning the organic compound in the alignment direction of the liquid crystal on the other side of the voltage. For example, the generation of second harmonics has been observed in polymer media obtained by mixing DANS in a liquid crystal polymer, applying an electric field in the liquid crystal state, and rapidly cooling it (D
, J.

Williams、  Non1inear 0pti
cal Properties ofOrganic 
 Mo1ecules  and  Crystals
、p405、AcademicPress、Inc、、
New York(19B?))@また、他の方法とし
て、熱可塑性透明高分子材料を媒体として用いる方法が
ある。即ち、 高分子媒体として、ポリメチルメタクリ
レートを用いる方法 (K、D、Singer、J、ε
、5ohn、S、J、La1a璽a、  Appl。
Williams, Non1inear 0pti
cal Properties of Organic
Molecules and Crystals
, p405, Academic Press, Inc.
New York (19B?)) @ Another method is to use a thermoplastic transparent polymer material as a medium. That is, a method using polymethyl methacrylate as a polymeric medium (K, D, Singer, J, ε
, 5ohn, S. J., La1a, Appl.

Phys、Lett、、49,248(1986))、
アクリルアミドを用いる方法(特開昭62−87139
号公報)、ポリエチレングリコールを用いる方法(特開
昭64−522,523号公報)等があり、これらの方
法に於いても、前記液晶材料媒体の場合と同様に、高分
子媒体のガラス転移点以上の加温下で、電場を印加し、
有機化合物を配向させ、対称中心をなくする方法である
Phys, Lett, 49, 248 (1986)),
Method using acrylamide (JP-A-62-87139
There are methods using polyethylene glycol (Japanese Unexamined Patent Publication No. 64-522,523), etc. In these methods, as in the case of the liquid crystal material medium, the glass transition point of the polymer medium is Applying an electric field under the above heating condition,
This is a method of orienting organic compounds and eliminating the center of symmetry.

更に新しい方法として、宮田らによって開発された方法
がある。即ち、高分子媒体として、ポリεカプロラクト
ンを用いる方法であり(宮崎健、渡辺敏行、宮田清蔵、
第35回応用物理学問係連合講演会予稿集、pl 79
 (1989))、この方法では、電場印加せずとも、
第2次高調波の発生が観測されている。
An even newer method is the method developed by Miyata et al. That is, it is a method using polyε-caprolactone as a polymeric medium (Ken Miyazaki, Toshiyuki Watanabe, Seizo Miyata,
Proceedings of the 35th Applied Physics Union Lecture Conference, pl 79
(1989)), in this method, even without applying an electric field,
Generation of second harmonics has been observed.

また、−N−N−結合を有す4化合物で、2次の非線形
光学効果を示すものは、多少知られているが(J、F、
?1icoud、R,J、Twieg、Non1ine
ar 0pticalProperties of O
rganic Mo1ecules and Crys
tals。
In addition, some of the four compounds with -N-N- bonds that exhibit second-order nonlinear optical effects are known (J, F,
? 1icoud, R, J, Twieg, Non1ine
ar 0pticalProperties of O
rganic Molecules and Crys
tals.

vol 2  p221、Academic Pres
sinc、、Nev York(1987))、4−ニ
トロフェニルヒドラジンが、m−ニトロアニリンの1.
6倍の強度で第2高調波を発生する程度で、その非線形
光学効果は、満足すべきものではない。
vol 2 p221, Academic Pres
sinc, Nev York (1987)), 4-nitrophenylhydrazine is the 1.
The nonlinear optical effect is not satisfactory, since the second harmonic is generated at six times the intensity.

r本発明が解決しようとしている課題」上記従来の有機
非線形光学材料は、非線形光学定数が非常に大きい反面
、大きな結晶が得にくいこと、その結晶の安定性が悪い
こと、高分子材料への相溶性が悪いこと等の問題点を有
する。また、非線形光学定数もいまだ、満足すべきもの
ではない。
``Problems to be Solved by the Present Invention'' Although the conventional organic nonlinear optical materials described above have very large nonlinear optical constants, they also have problems such as difficulty in obtaining large crystals, poor stability of the crystals, and phase problems with polymer materials. It has problems such as poor solubility. Furthermore, the nonlinear optical constants are still not satisfactory.

本発明は、かかる問題点を解決するために、2次の非線
形光学定数が大きく、かつ高分子材料への相溶性の良い
、有機化合物を用いた非線形光学素子を提供することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve these problems, the present invention provides a nonlinear optical element using an organic compound that has a large second-order nonlinear optical constant and is highly compatible with polymeric materials.

「課題を解決するための手段」 上記の問題点は、下記一般式(1)で示されるオキサジ
アゾール系化合物を用いることで、達成される。
"Means for Solving the Problems" The above problems can be achieved by using an oxadiazole compound represented by the following general formula (1).

即ち、 を但し、式中、R1はアミノ基、アミド基、アルキル基
、ハロゲン原子、水素原子から選ばれる置換基を、R2
はアルキル基または水素原子を表す。
That is, in the formula, R1 is a substituent selected from an amino group, an amide group, an alkyl group, a halogen atom, and a hydrogen atom, and R2
represents an alkyl group or a hydrogen atom.

で表される化合物を少なくとも含有する媒体からなるこ
とを特徴とする非線形光学素子に間するものである。
A nonlinear optical element characterized by comprising a medium containing at least a compound represented by:

本発明は、上記の構成よりなり、一般式(1)で表され
るオキサジアゾール系化合物は、分子骨格に、π共役系
を有し、また、液晶性高分子、他の高分子化合物あるい
は液晶化合物との相溶性に優れる。従って、一般式(1
)で表されるオキサジアゾール系化合物と液晶性高分子
、他の高分子化合物あるいは液晶化合物とからなる混合
物を用いる非線形光学素子に於いて、有機非線形化合物
として、一般式(1)で表されるオキサジアゾール系化
合物を用いる際、この含冑量を多くすることができるの
で、高い非線形光学効果が得られる。
The present invention has the above configuration, and the oxadiazole compound represented by the general formula (1) has a π-conjugated system in its molecular skeleton, and also has a liquid crystalline polymer, other polymeric compound, or Excellent compatibility with liquid crystal compounds. Therefore, the general formula (1
) in a nonlinear optical element using a mixture of an oxadiazole compound represented by formula (1), a liquid crystal polymer, another polymer compound, or a liquid crystal compound, as an organic nonlinear compound. When using an oxadiazole-based compound, the content can be increased, so a high nonlinear optical effect can be obtained.

なお、有機化合物の2次の非線形光学定数(β値)は、
P P P (Pariser−Purr−Pople
) −M O法により、理論計算できることが知られて
おり、PPP−MO法により得られた各分子パラメータ
を用いて、β値を算出することができる (J、L、0
udar、J、Chem、Phys、、67.446(
1977)) −上記、0udarの方法を用いて、一
般式(I)で表される化合物で、R1が、p−ジメチル
アミノ基。
Note that the second-order nonlinear optical constant (β value) of an organic compound is
P P P (Pariser-Purr-Pople
) -MO method is known to be able to perform theoretical calculations, and β values can be calculated using each molecular parameter obtained by the PPP-MO method (J, L, 0
udar, J. Chem, Phys., 67.446 (
1977)) - A compound represented by the general formula (I), in which R1 is a p-dimethylamino group, using the method of Oudar.

R2が水素原子で表される化合物(後記化合物(2))
のβ値を算出したところ、170X 1O−30esu
となった。同様に、MNA、DANSについて、β値を
計算したところ、それぞれ、14.9X 10−”es
u及び280X 10−”であった、また、上記化合物
の粉末法での測定結果では、MNAに比して、かなり強
い第2高調波が観測され、化合物のβ値の見積に、P 
P P−MO法を用いる妥当性が示される。
Compound in which R2 is a hydrogen atom (compound (2) below)
When we calculated the β value of 170X 1O-30esu
It became. Similarly, when the β values were calculated for MNA and DANS, they were 14.9X 10-”es
In addition, in the powder method measurement results of the above compound, a considerably stronger second harmonic was observed compared to MNA, and P
The validity of using the P P-MO method is demonstrated.

そこで、この手法を用いて、分子のβ値を見積もり1、
最適な分子構造を分子設計の立場から予測し、それらを
、粉末法等の手法で実測評価し、種々の検討を加えたと
ころ、一般式(1)で表されるオキサジアゾール系化合
物が有効であることが明かとなフた0本発明はかかる知
見によりなされたものであり、光が入射される媒体で構
成される非線形光学素子に於いて当媒体が下記一般式(
I)で示されるオキサジアゾール化合物を含有すること
を特徴とする非線形光学素子に関するものである。
Therefore, using this method, we estimate the β value of the molecule1,
After predicting the optimal molecular structure from the standpoint of molecular design, actually measuring and evaluating it using methods such as the powder method, and adding various considerations, we found that the oxadiazole compound represented by general formula (1) is effective. The present invention was made based on this knowledge, and in a nonlinear optical element composed of a medium into which light is incident, the medium has the following general formula (
The present invention relates to a nonlinear optical element characterized by containing an oxadiazole compound represented by I).

上記オキサジアゾール化合物は、次の構造を有する。The oxadiazole compound has the following structure.

r但し、式中、R1はアミノ基、アミド基、アルキル基
・ ハロゲン原子、水素原子から選ばれる置換基を、R
2はアルキル基または水素原子を表す。
r In the formula, R1 represents a substituent selected from an amino group, an amide group, an alkyl group, a halogen atom, and a hydrogen atom;
2 represents an alkyl group or a hydrogen atom.

R1で表される置換基は、アミノ基、アミド基、アルキ
ル基、ハロゲン原子あるいは水素原子から選ばれる置換
基であり、これらを例示するならば、−NH2,−NH
(CI(s) 、  −N (CHs) 2−−NH(
02H5)−−N (C2H5)2t−NH(C12H
21)、−NHCOCHs−−NHCOC,H1,−N
HCOC,2H2,。
The substituent represented by R1 is a substituent selected from an amino group, an amide group, an alkyl group, a halogen atom, or a hydrogen atom, and examples thereof include -NH2, -NH
(CI(s) , -N (CHs) 2--NH(
02H5)--N (C2H5)2t-NH(C12H
21), -NHCOCHs--NHCOC, H1, -N
HCOC,2H2,.

−CH3,−02M S−−C5Hフ*  −C4H9
e−C12H25,−c t、  −B r、  −H
等が挙げられる。
-CH3, -02M S--C5H* -C4H9
e-C12H25, -ct, -Br, -H
etc.

R2はアルキル基または水素原子で表される置換基で、
これらを例示するならば、−CH3゜−C2H6,−C
!1H7−−C4H9−C52H25−−H等が挙げら
れる。また、ここに例示した置換基に限定されるもので
はない。
R2 is a substituent represented by an alkyl group or a hydrogen atom,
To illustrate these, -CH3゜-C2H6, -C
! 1H7--C4H9-C52H25--H and the like. Furthermore, the substituents are not limited to those exemplified here.

以下、一般式(1)で表される化合物の代表的な具体例
を示す。
Typical specific examples of the compound represented by the general formula (1) are shown below.

本発明の非線形光学素子は、上記、一般式(1)で表さ
れる化合物の単一成分からなる結晶あるいは、粉末でも
よく、また、一般式(1)で表される化合物と熱可塑性
透明高分子、液晶高分子、あるいは液晶化合物との混合
物からなる固体材料であっても良い、一般式(1)で表
される化合物と熱可塑性透明高分子、液晶高分子、ある
いは液晶化合物との混合固体を用いることで、これらの
媒体の分子配向を利用し一般式(1)で表される化合物
の分子配向を制御することができ、より大きな非線形光
学効果を得ることができる。また、これらの媒体は、フ
ィルム成形性が高いので薄膜化等のデバイス化が容易で
あるという利点も有する。
The nonlinear optical element of the present invention may be a crystal or powder consisting of a single component of the compound represented by the general formula (1), or may be a crystal or powder consisting of a single component of the compound represented by the general formula (1), or a thermoplastic transparent A mixed solid of a compound represented by general formula (1) and a thermoplastic transparent polymer, a liquid crystal polymer, or a liquid crystal compound, which may be a solid material consisting of a mixture with a molecule, a liquid crystal polymer, or a liquid crystal compound. By using the molecular orientation of these media, the molecular orientation of the compound represented by the general formula (1) can be controlled, and a larger nonlinear optical effect can be obtained. Furthermore, these media have the advantage that they have high film formability and can be easily formed into devices such as thin films.

本発明に於いて用いられる透明性高分子として、特に制
限はないが、例示するならばポリメチルメタクリレート
、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコールのごと
き、ポリオキシアルキレンオキシド、ポリ弗化ビニリデ
ン、ポリεカプロラクトン等である。
The transparent polymer used in the present invention is not particularly limited, but examples include polymethyl methacrylate, polyacrylamide, polyethylene glycol, polyoxyalkylene oxide, polyvinylidene fluoride, polyε-caprolactone, etc. be.

本発明に於いて用いられる液晶高分子として、特に制限
はないが、例えば、側鎖にメソーゲン基を冑する側鎖型
液晶高分子が好ましい、たとえば、側鎖型ポリアクリレ
ート系液晶高分子、側鎖型ポリシロキサン系液晶高分子
などである。
Although there are no particular limitations on the liquid crystal polymer used in the present invention, for example, a side chain type liquid crystal polymer having a mesogen group on the side chain is preferable. These include chain-type polysiloxane-based liquid crystal polymers.

本発明に於いて用いられる液晶化合物として、特に制限
はないが、例えば、液晶転移点が室温より高い化合物が
、好適に用いられる。
The liquid crystal compound used in the present invention is not particularly limited, but for example, a compound having a liquid crystal transition point higher than room temperature is preferably used.

一般式(I)で表される化合物の単一成分からなる結晶
は、一般式(1)で表される化合物を加熱溶融させた後
、冷却させて、結晶化させる方法(ブリッジマン法、チ
ョクラルスキー法等であっても良い)、適当な溶媒(た
とえば、メタノール、エタノール、テトラヒドロフラン
、ベンゼン、トルエン等)に適当な温度で溶解させ、温
度を降下させるか溶媒を徐々に除去させる方法等により
結晶化さぜる方法、真空蒸着法、分子線エピタキシー等
の気相成長法等により、得ることができる。
Crystals consisting of a single component of the compound represented by the general formula (I) can be obtained by heating and melting the compound represented by the general formula (1), cooling it, and crystallizing it (Bridgeman method, Ralski method, etc.), by dissolving in an appropriate solvent (for example, methanol, ethanol, tetrahydrofuran, benzene, toluene, etc.) at an appropriate temperature, and then lowering the temperature or gradually removing the solvent, etc. It can be obtained by a crystallization method, a vacuum evaporation method, a vapor phase growth method such as molecular beam epitaxy, or the like.

また、一般式(1)で表される化合物と熱可塑性透明高
分子、液晶高分子、あるいは液晶化合物との混合物固体
は、一般式(1)で表される化合物と熱可塑性透明高分
子、液晶高分子、あるいは液晶化合物との混合物を溶融
させた後、熱可塑性透明高分子の場合はその状態で、液
晶高分子、あるいは液晶化合物の場合は、徐々に冷却し
て得た液晶状態で、電場またはimmを印加し、その状
態で、冷却固化することで得られる。電場または磁場の
印加で、一般式(1)で表される化合物が、高分子ある
いは液晶材料の配向に従って、対称中心を持たない分子
配向を維持したままで、固化される。各成分の混合比は
、一般式(1)で表される化合物が、分子配向をした固
体状態をとり得るものであればよく、特に制限はない、
一般式(1)で表される化合物は、これら媒体との相溶
性に優れるので、広いlI!囲から選択できる。含有率
が低すぎると、充分な非線形光学効果が得られず、また
、高すぎると媒体による分子配向制御が困難となり、通
常、一般式(1)で表される化合物の含有率は、2〜6
0%の範囲が好適に用いられる。
In addition, a solid mixture of a compound represented by general formula (1) and a thermoplastic transparent polymer, a liquid crystal polymer, or a liquid crystal compound is a solid mixture of a compound represented by general formula (1), a thermoplastic transparent polymer, or a liquid crystal compound. After melting a polymer or a mixture with a liquid crystal compound, in the case of a thermoplastic transparent polymer, it is in that state, and in the case of a liquid crystal polymer or a liquid crystal compound, it is gradually cooled in the liquid crystal state obtained by applying an electric field. Alternatively, it can be obtained by applying imm and cooling and solidifying in that state. By applying an electric field or a magnetic field, the compound represented by the general formula (1) is solidified while maintaining the molecular orientation without a center of symmetry according to the orientation of the polymer or liquid crystal material. The mixing ratio of each component is not particularly limited as long as the compound represented by general formula (1) can take a solid state with molecular orientation.
The compound represented by the general formula (1) has excellent compatibility with these media, so it has a wide range of lI! You can choose from the box below. If the content is too low, a sufficient nonlinear optical effect cannot be obtained, and if it is too high, it becomes difficult to control the molecular orientation using the medium. Usually, the content of the compound represented by general formula (1) is 2 to 2. 6
A range of 0% is preferably used.

また、本発明の非線形光学素子は、種々の形態を採るこ
とができ、上記、一般式(1)で表される化合物の単一
成分からなる結晶あるいは粉末、また、一般式(I)で
表される化合物と熱可塑性透明高分子、液晶高分子、あ
るいは液晶化合物との混合物からなる固体材料(以下、
これを総称して、非線形媒質と略称する)を非線形光学
素子として用いることができ、更に、非線形媒質を光導
波路として用いる導波gl型非線形光学素子として用い
ることができる。後者の場合は、導波路内に光を閉じこ
めることができるので、光パワー密度が大きくなる、相
互作用長を長くできる、等、高効率化を図ることができ
る。更に、位相整合も容易となる。
Furthermore, the nonlinear optical element of the present invention can take various forms, such as crystals or powder consisting of a single component of the compound represented by the general formula (1), or a crystal or powder represented by the general formula (I). A solid material (hereinafter referred to as
(hereinafter collectively referred to as a nonlinear medium) can be used as a nonlinear optical element, and furthermore, the nonlinear medium can be used as a waveguide GL type nonlinear optical element that uses the nonlinear medium as an optical waveguide. In the latter case, since light can be confined within the waveguide, high efficiency can be achieved, such as increased optical power density and longer interaction length. Furthermore, phase matching becomes easier.

「実施例」 以下、実施例を用いて本発明を更に詳しく説明するが、
本発明は、それらの実施例によって制限を受けるもので
はない、  第1図、第2図は本発明の非線形光学素子
の一例であり、第2高調波発生素子としての光導波wI
型波長変換素子の概略図を示す、第1図は、2次の非線
形光学効果を有する前記一般式(1)で表されるオキサ
ジアゾール系化合物を含有する媒体から成るコア(4)
が、ガラス等の2次の非線形光学効果を示さない媒質(
以下、等方性媒質と略記する)からなるクラッド(5)
で被覆された構造を有する。同図中、実線は、入射光の
基本波を、点線は、第2高調波を示す、レーザー光はレ
ンズ等(3)で集光され、上記素子の一端からコア(4
)に入射される。コア内で、第2高調波が発生し、他端
より、基本波を含む、第2高調波が出射され、プリズム
、フィルタ等の分光手段で分光する事で、第2高調波を
取り出すことができる。
"Examples" The present invention will be explained in more detail using Examples below.
The present invention is not limited by these embodiments. Figures 1 and 2 are examples of the nonlinear optical element of the present invention, and the optical waveguide wI as a second harmonic generation element.
FIG. 1 shows a schematic diagram of a type wavelength conversion element, in which a core (4) made of a medium containing an oxadiazole compound represented by the general formula (1) having a second-order nonlinear optical effect is shown.
However, a medium that does not exhibit a second-order nonlinear optical effect such as glass (
Cladding (5) consisting of (hereinafter abbreviated as isotropic medium)
It has a structure covered with. In the figure, the solid line indicates the fundamental wave of the incident light, and the dotted line indicates the second harmonic. The laser light is focused by a lens (3), and is transmitted from one end of the element to the core (4).
). A second harmonic is generated within the core, and the second harmonic including the fundamental wave is emitted from the other end.The second harmonic can be extracted by dispersing it with a spectroscopic means such as a prism or filter. can.

第2図は、素子の断面図を示し、2次の非線形光学効果
を有する前記一般式(1)で表されるオキサジアゾール
系化合物を含有する導波路(8)を、低屈折率層(9)
の上部に設け、それらを電極(6)、 (7)でサンド
ウィッチした構造を有する。これらの層は、等方性媒質
より成る基板(10)上に形成される。同図中、低屈折
率層(9)は、弗化ビニリデン−トリフルオロエチレン
共重合体等の有機薄膜あるいは5in2、 等の無機薄
膜で構成される。同図中、実線は、入射光の基本波を、
点線は、第2高調波を示す、レーザー光はレンズ等(3
)で集光され、上記素子の一端から導波路(8)に入射
される。導波路内で、第2高調波が発生し、他端より、
基本波を含む、第2高調波が出射され、プリズム、フィ
ルタ等の分光手段で分光する事で、第2高調波を取り出
すことができる。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the device, in which a waveguide (8) containing an oxadiazole compound represented by the general formula (1) having a second-order nonlinear optical effect is connected to a low refractive index layer ( 9)
It has a structure in which it is sandwiched between electrodes (6) and (7). These layers are formed on a substrate (10) consisting of an isotropic medium. In the figure, the low refractive index layer (9) is composed of an organic thin film such as vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer or an inorganic thin film such as 5in2. In the figure, the solid line represents the fundamental wave of the incident light,
The dotted line indicates the second harmonic, and the laser light is transmitted through a lens etc. (3
) and enters the waveguide (8) from one end of the element. A second harmonic is generated within the waveguide, and from the other end,
A second harmonic including the fundamental wave is emitted, and can be extracted by separating the light using a spectroscopic means such as a prism or a filter.

更に、従来より知られている光変調素子として用いるこ
ともできる。第3図は、光変調素子の1例であり、光導
波路型光変調素子の概略図を示し、等方性媒質より成る
基板(13)中に前記一般式(1)で表されるオキサジ
アゾール系化合物を含有する媒体から成る導波g!(1
2)が設けられ、更に2個の電極(11)が該導波路(
12)を介しかつ長さ方向に沿って対向する位置に設け
られ、該電極(11)閏に外部電場(14)により電圧
を印加する事で電界が形成される。上記素子に於いて、
導波路の一端から入射されたレーザー光が、導波路(1
2)を通過し他端から出射される際、電界により、該非
線形媒体の屈折率が変化し、そのために、出射される光
の位相も変化し、位相変調を行うことができる。
Furthermore, it can also be used as a conventionally known optical modulation element. FIG. 3 is an example of a light modulation device, and shows a schematic diagram of an optical waveguide type light modulation device, in which an oxazine compound represented by the general formula (1) is contained in a substrate (13) made of an isotropic medium. Waveguide consisting of a medium containing an azole compound g! (1
2) is provided, and two further electrodes (11) are provided on the waveguide (
An electric field is formed by applying a voltage to the electrodes (11) using an external electric field (14). In the above element,
Laser light incident from one end of the waveguide is transmitted through the waveguide (1
2) and is emitted from the other end, the refractive index of the nonlinear medium changes due to the electric field, and therefore the phase of the emitted light also changes, making it possible to perform phase modulation.

尚、図中、 (1)はレーザー光源を、 (2)は光ス
イツチング素子や光学偏光器等の光学変調装置を、 (
3)は集光レンズを表す。
In the figure, (1) indicates a laser light source, (2) indicates an optical modulation device such as an optical switching element or an optical polarizer, and (
3) represents a condensing lens.

上記、第1図、第2図及び第3図に示される非線形光学
素子に於いて、コア(4)あるいは導波gl (8)、
 (12)は、前記の結晶成長方法に準じて、キャピラ
リー あるいは、ガラス、プラスティック等の等方性媒
質からなる基板(lO)、(13)上に形成される。更
に、必要に応じて、非線形媒体−との接触R面を配向処
理材で処理した後、非線形媒体を析出させて該非線形光
学素子を形成させても良い、第2図及び第3図に於いて
、電極としては、インジウムティンオキシド(ITO)
、酸化錫、酸化インジウム、金、銀、銅、アルミニウム
等の導電体が使用できる。
In the nonlinear optical element shown in FIGS. 1, 2, and 3 above, the core (4) or the waveguide gl (8),
(12) is formed on a capillary or a substrate (IO) and (13) made of an isotropic medium such as glass or plastic according to the crystal growth method described above. Furthermore, if necessary, the nonlinear optical element may be formed by precipitating the nonlinear medium after treating the R surface in contact with the nonlinear medium with an alignment treatment material, as shown in FIGS. 2 and 3. Indium tin oxide (ITO) is used as an electrode.
Conductors such as , tin oxide, indium oxide, gold, silver, copper, and aluminum can be used.

尚、本発明の非線形光学素子は、上記実施例に限定され
るものではなく、種々の形態が可能であり、結晶、粉末
等で構成されても良い、更に、第3図の光変調素子に於
いて、位相変調を行うための、電界印加方向は、非線形
媒体の対称性、結晶軸の方向等により異なり、それらに
基づき、電極の構成を適宜変更する必要がある。
It should be noted that the nonlinear optical element of the present invention is not limited to the above embodiments, and can take various forms, and may be composed of crystals, powders, etc. In this case, the direction of applying an electric field for performing phase modulation varies depending on the symmetry of the nonlinear medium, the direction of the crystal axis, etc., and it is necessary to appropriately change the configuration of the electrodes based on these factors.

以下、実施例に基づいて、本発明の詳細な説明するが、
本発明は、以下の測定例により限定されるものではない
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on Examples,
The present invention is not limited to the following measurement examples.

実施例1 一般式(1)で表されるオキサジアゾール系化合物の 
 1064  nmのレーザー光線に対するβ値をPP
PMO法により理論計算を行った。
Example 1 Oxadiazole compound represented by general formula (1)
β value for 1064 nm laser beam is PP
Theoretical calculations were performed using the PMO method.

その結果を、MNA、DANSと比較して第1表に示す
The results are shown in Table 1 in comparison with MNA and DANS.

第1表 実施例2 一般式(1)で表されるオキサジアゾール系化合物の結
晶を粉砕し、0.1mm厚のガラス製セルに充填した。
Table 1 Example 2 Crystals of the oxadiazole compound represented by the general formula (1) were crushed and filled into a 0.1 mm thick glass cell.

このセルに、Nd:YAGレーザー光(波長10106
4nを集光して照射したところ、第2高調波(532n
m)が観測された。
This cell is exposed to Nd:YAG laser light (wavelength 10106
When 4n was focused and irradiated, the second harmonic (532n
m) was observed.

第2高調波の強度をMNAに比して、同程度、やや強い
、かなり強い、強いの4段階に分類して、第2表に示す
Table 2 shows the intensity of the second harmonic, which is classified into four levels: the same level, slightly stronger, considerably stronger, and stronger compared to MNA.

第2表 実施例3 (2)あるいは(14)で表される化合物0゜4gと分
子量500万のポリオキシエチレン2gをベンゼン5m
lに加熱溶解したものをガラス基板上にアルミニウムを
真空蒸着したものの上にスピンコードし、80℃に保ち
つつ蒸発乾固し、均一なフィルムを得た。更に、この上
に、アルミニウムを真空蒸着して、導波Ill型非線形
光学禦子素子た。この素子を80℃に維持しつつ、上下
のアルミニウム電極に1000Vの電界を印加しつつ室
温まで冷却した。この非線形光学素子に、Nd:YAG
レーザー光(1064nm)を集光して照射したところ
、かなり強い第2高調波(532n m )が観測され
た。
Table 2 Example 3 0.4 g of the compound represented by (2) or (14) and 2 g of polyoxyethylene with a molecular weight of 5 million were mixed in 5 m of benzene.
The resulting solution was spin-coded onto a glass substrate on which aluminum had been vacuum-deposited, and evaporated to dryness while maintaining the temperature at 80° C. to obtain a uniform film. Furthermore, aluminum was vacuum-deposited thereon to form a waveguide Ill type nonlinear optical element. This device was cooled to room temperature while maintaining the temperature at 80° C. and applying a 1000 V electric field to the upper and lower aluminum electrodes. In this nonlinear optical element, Nd:YAG
When laser light (1064 nm) was focused and irradiated, a fairly strong second harmonic (532 nm) was observed.

「発明の効果」 以上のように、本発明の非線形光学素子は、−般式(1
)で表されるオキサジアゾール系化合物を含有する媒体
からなり、一般式(1)で表されるオキサジアゾール系
化合物は、大きな非線形光学定数(β値)を有し、顕著
な2次の非線形光学効果を示すので、本発明の非線形光
学業子は、弱い光でも高強度の第2高調波を分離でき、
更に、小さい電圧変化でも電気光学効果を効率よく発現
できるという特徴を持つ、さらに、一般式(1)で表さ
れるオキサジアゾール系化合物は、熱可塑性透明高分子
、液晶高分子、あるいは液晶化合物との相溶性に優れる
のでこのようにして作成された一般式(1)で表される
オキサジアゾール系化合物を含有する非線形光学素子は
、波長変換素子、第2次高調波デイスプレー パラメト
リック発振器、光スィッチ等の非線形光学業子及びそれ
らを用いた光通信システム、光情報処理の構築に有用で
ある。
"Effects of the Invention" As described above, the nonlinear optical element of the present invention has the general formula (1
) The oxadiazole compound represented by the general formula (1) has a large nonlinear optical constant (β value) and a remarkable second-order Since it exhibits a nonlinear optical effect, the nonlinear optical element of the present invention can separate high-intensity second harmonics even with weak light.
Furthermore, the oxadiazole compound represented by the general formula (1), which has the characteristic of efficiently expressing an electro-optic effect even with a small voltage change, can be used as a thermoplastic transparent polymer, liquid crystal polymer, or liquid crystal compound. The nonlinear optical element containing the oxadiazole compound represented by the general formula (1) created in this way has excellent compatibility with wavelength conversion elements, second harmonic displays, parametric oscillators, It is useful for constructing nonlinear optical elements such as optical switches, optical communication systems using them, and optical information processing.

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

第1図、第2図は、本発明の非線形光学素子の実施例と
しての波長変換素子の概略図、第3図は、光変調素子の
概略図を示す。 (])レーザー光源 (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (l 3) (14) 変調装置 レンズ コア クラッド 上部電極 下部電極 非線形光学導波路 低屈折率層 基板 電極 非線形光学導波路 基板 外部電場
1 and 2 are schematic diagrams of a wavelength conversion element as an embodiment of the nonlinear optical element of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram of a light modulation element. (]) Laser light source (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (l 3) (14) Modulator lens core cladding Upper electrode Lower electrode Nonlinear optical waveguide Low refractive index layer Substrate electrode Nonlinear optical waveguide substrate External electric field

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光が入射される媒体で構成される非線形光学素子
に於いて当媒体が下記一般式( I )で示されるオキサ
ジアゾール化合物を含有することを特徴とする非線形光
学素子。 ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) 但し、式中、R1はアミノ基、アミド基、アルキル基、
ハロゲン原子、水素原子から選ばれる置換基を、R2は
アルキル基または水素原子を表す。
(1) A nonlinear optical element comprising a medium into which light is incident, wherein the medium contains an oxadiazole compound represented by the following general formula (I). ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼(I) However, in the formula, R1 is an amino group, an amide group, an alkyl group,
A substituent selected from a halogen atom and a hydrogen atom, and R2 represents an alkyl group or a hydrogen atom.
(2)媒体が、前記オキサジアゾール化合物の粉末ある
いは結晶であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の非線形光学素子。
(2) The nonlinear optical element according to claim 1, wherein the medium is a powder or crystal of the oxadiazole compound.
(3)媒体が、前記オキサジアゾール化合物を含有する
透明高分子あるいは液晶化合物であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の非線形光学素子。
(3) The nonlinear optical element according to claim 1, wherein the medium is a transparent polymer or a liquid crystal compound containing the oxadiazole compound.
JP2006809A 1990-01-16 1990-01-16 Nonlinear optical element Pending JPH03210539A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006809A JPH03210539A (en) 1990-01-16 1990-01-16 Nonlinear optical element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006809A JPH03210539A (en) 1990-01-16 1990-01-16 Nonlinear optical element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03210539A true JPH03210539A (en) 1991-09-13

Family

ID=11648525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006809A Pending JPH03210539A (en) 1990-01-16 1990-01-16 Nonlinear optical element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03210539A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Marder et al. Materials for nonlinear optics: chemical perspectives
Vediyappan et al. Crystal growth and characterization of semi-organic 2-amino-5-nitropyridinium bromide (2A5NPBr) single crystals for third-order nonlinear optical (NLO) applications
JPS61296332A (en) High performance non-linear type optical substrate
US5512218A (en) Method of making biopolymer-based nonlinear optical materials
EP0301551B1 (en) Nonlinear optical element
Gentile Devices using ternary or multinary compounds
Kannan et al. Synthesis, growth, thermal, optical and mechanical studies on 2-amino-6-methylpyridinium 4-hydroxybenzoate: A novel organic nonlinear optical material
US5343327A (en) RbNbB2 O6 crystal and its nonlinear optical devices
JP3424125B2 (en) Optical functional device using ferroelectric polarization reversal of lithium tantalate single crystal
Moriya et al. Chiral self-sorting and the realization of ferroelectricity in the columnar liquid crystal phase of an optically inactive N, N′-diphenylurea derivative possessing six (±)-citronellyl groups
JPH03210539A (en) Nonlinear optical element
Watanabe et al. Large second harmonic generation in electrically ordered p-nitroaniline–poly (oxyethylene)‘Guest–Host’systems
US6406647B1 (en) Method for preparation of single crystal films of organic second order optical materials
Kajzar et al. Molecular design and properties of side chain liquid crystal polymers for applications in optoelectronics
JPH03209225A (en) Nonlinear optical element
US4985178A (en) Nonlinear optical device from 3-methyl-4-methoxy-4'-nitrostilbene
JPH03209443A (en) Nonlinear optical element
JPH03211533A (en) Nonlinear optical element
US5015417A (en) Nonlinear optical devices for derivatives of stilbene and diphenylacetylene
JP2742697B2 (en) Material for organic nonlinear optical element and organic nonlinear optical thin film using the same
JP2975463B2 (en) Organic nonlinear optical material and nonlinear optical device using the same
Dallachiesa et al. Electrically poled vapor-deposited organic glasses for integrated electro-optics
Yamamoto et al. Linear and nonlinear optical properties of a new organic crystal, N-(4-aminobenzenesulfonyl) acetamide
JPH06118462A (en) Organic nonlinear optical material
Nakayama et al. Second‐order nonlinearity of nonpoled polymeric thin films doped with pyrylium salts with blue window characteristics