JPH04291242A - 有機非線形光学材料 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光情報処理や光通信な
どで用いられる有機非線形光学材料に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】高調波発生、和周波発生、カー効果、ポ
ッケルス効果のようなさまざまな効果をうみだす非線形
光学現象を用いることにより、波長変換素子、光変調器
、光スイッチさらには、光論理ゲート・光トランジスタ
等の光コンピュータ実現のための基本素子等さまざまな
機能素子が可能となる。

【０００３】従来、非線形光学材料は燐酸２水素カリウ
ム（ＫＤＰ）・ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３　）・
ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）等の無機材料及び半導体材料
がおもに開発されてきた。

【０００４】ところが近年、それらの材料に比べ、非線
形光学性能に優れ光応答速度が非常に速い有機材料が発
見され、以来有機材料を用いた有機非線形光学素子の開
発が活発に行われるようになった。

【０００５】このような有機非線形光学材料の例として
、パラニトロアニリン（ｐＮＡ）、２−メチル−４−ニ
トロアニリン（ＭＮＡ）（ＡＣＳ　　Ｓｙｍｐｏｓｉｕ
ｍ　　Ｓｅｒｉｅｓ　　２３３（１９８３））等があげ
られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題点】しかしながら、ｐＮ
Ａのような化合物は、分子としては大きな非線形性を有
するが、結晶では分子間の双極子−双極子相互作用が大
きいため、中心対称となるため、第二次高調波発生（Ｓ
ＨＧ）を発現しない。

【０００７】また、ＭＮＡ等は非中心対称性の結晶を形
成し、かつ大きな非線形性を有するが、可視吸収の吸収
端が５３０ｎｍにあり、半導体レーザ光（λ＝８００ｎ
ｍ〜１０００ｎｍ）を透過型で波長変換する場合には、
化合物自身による第二高長波の再吸収による変換効率の
低下や化合物劣化などが問題となる。

【０００８】本発明の目的は、以上のような問題を解決
し、結晶レベルにおいても大きな非線形性を有し、かつ
、可視吸収が短波長側にある有機非線形光学材料を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＳＨＧ活性が
大きく、室温で安定であり、短波長側の吸収端をもつ有
機化合物すなわち下記一般式（Ｉ）からなることを特徴
とする有機非線形光学材料である。

【００１０】

【化１】

【００１１】＊ＩＭＧ［００１］ るが、この限りではない。

【００１３】

【化２】

【００１４】

【００１５】

【作用】本発明の化合物は、π共役系骨格であるベンゼ
ン上に、ドナー性置換基としてジメチルアミノ基、アク
セプター性置換基としてニトロ基を有するが、ニトロ基
のメタ位に水素結合の形成が可能なアミド基を導入する
ことにより、分子の中心対称性をなくしたものである。

【００１６】またこの有機化合物は市販の有機化合物を
用いて容易に合成することが可能であり、工業的にも充
分利用が可能である。

【００１７】

【実施例】本発明の内容を実施例と共に詳細に説明する
。

【００１８】

【化３】

【００１９】

【００２０】市販の２−フルオロ−５−ニトロアニリン
（アルドリッチ社製）５０ｇ（０．３２モル）をジメチ
ルスルホキシド（ＤＭＳＯ）２００ｍｌに溶解し、還流
冷却器、滴下ロートのついた三つ口フラスコに入れる。 ７０℃で攪はんしながら、滴下ロートよりジメチルアミ
ンの５０％水溶液１００ｍｌを滴下し、１０時間７０℃
で攪はんする。酢酸エチルで抽出し、乾燥後、溶媒を減
圧下留去させて、Ｎ１　Ｎ１　−ジメチル−４−ニトロ
−１，２−フェニレンジアミン６０ｇ（収率９８％）を
得た。

【００２１】

【化４】

【００２２】

【００２３】つづいて、Ｎ１　Ｎ１　−ジメチル−４−
ニトロ−１，２−フェニレンジアミン３．０ｇ（１７ミ
リモル）とトリエチルアミン２．５ｇ（２５ミリモル）
をクロロホルム７０ｍｌに溶解し、還流冷却器、滴下ロ
ートのついた三つ口フラスコに入れ、室温で攪はんする
。滴下ロートより、フェニル酢酸クロライド３．８ｇ（
２５ミリモル）のクロロホルム３０ｍｌ溶液を滴下し、
室温で２時間攪はんする。クロロホルムで抽出し、乾燥
後、溶媒を減圧下留去させて４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルア
ミノ）−３−（フェニルアセトアミド）ニトロベンゼン
４．５ｇ（収率９５％）を得た。

【００２４】融点は１３９．７−１４２．１℃であり、
プロトン核磁気共鳴（１　Ｈ−ＮＭＲ）スペクトル（共
鳴周波数６０ＭＨｚ，標準物質テトラメチルシラン（Ｔ
ＭＳ），溶媒重クロロホルム（ＣＤＣｌ３　））の結果
は図１に示す通りであった。またＩＲスペクトルを図２
に示す。

【００２５】紫外−可視光（ＵＶ）スペクトル（溶媒エ
タノール）におけるカットオフ波長は、４８０ｎｍであ
った。ＳＨＧ強度の測定は、粉末法により行い、光源は
Ｎｄ−ＹＡＧレーザを用い、試料は乳鉢により５０μｍ
以下に粉砕した物を使用し、ウレアの１５０〜２００倍
の強度を有した。

【００２６】またＳＨＧ強度の粒径依存性から本実施例
の化合物は位相整合可能であることが判明した。

【００２７】

【化５】

【００２８】

【００２９】実施例１で合成したＮ１　Ｎ１　−ジメチ
ル−４−ニトロ−１，２−フェニレンジアミン５．０ｇ
（２８ミリモル），２−フェニルプロピオン酸４．５ｇ
（３０ミリモル），ピリジン３．２ｇ（４０ミリモル）
をクロロホルム８０ｍｌに溶解し、還流冷却器、滴下ロ
ートのついた三つ口フラスコに入れ、−２０℃で攪はん
する。反応温度が、−５℃を越えないように留意しなが
ら、滴下ロートより塩化チオニル４．８ｇ（４０ミリモ
ル）のクロロホルム２０ｍｌ溶液を滴下ロートし、室温
で２時間攪はんする。クロロホルムで抽出し、乾燥後、
溶媒を減圧下留去させて４−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ
）−３−（２−フェニルプロピオンアミド）ニトロベン
ゼン７．５ｇ（収率９３％）を得た。

【００３０】融点は１３０．０−１３３．０℃であり、
１　Ｈ−ＮＭＲスペクトル（共鳴周波数６０ＭＨｚ，標
準物質ＴＭＳ，溶媒ＣＤＣｌ３　）の結果は図３に示す
とおりであった。またＩＲスペクトルは図４に示すとお
りであった。

【００３１】ＵＶスペクトル（溶媒エタノール）におけ
るカットオフ波長は、４６５ｎｍであった。

【００３２】ＳＨＧ強度は、ウレアの１４０〜２００倍
の強度を有した。

【００３３】また、本実施例の化合物も、ＳＨＧ強度の
粒径依存性から位相整合可能であることが判明した。

【００３４】同様にして合成した化合物についてのＳＨ
Ｇ強度とＵＶカットオフ波長について表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【００３７】

【発明の効果】本発明により、大きな光非線形性と短波
長側の可視吸収を有し、半導体レーザの波長変換を透過
型で可能とする有機非線形光学材料を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の化合物の１　Ｈ−ＮＭＲス
ペクトルのチャートを示す。

【図２】本発明の実施例１の化合物のＩＲスペクトルの
チャートを示す。

【図３】本発明の実施例２の化合物の１　Ｈ−ＮＭＲス
ペクトルのチャートを示す。

【図４】本発明の実施例２の化合物のＩＲスペクトルの
チャートを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】　　下記一般式（Ｉ）で示される材料から
   なることを特徴とする有機非線形光学材料。 【化１】＊ＩＭＧ［００１］ ルキル基が、下記化学式２で表される基である請求項１
   記載の有機非線形光学材料。 【化２】 【請求項３】　　Ｒで示されるアラルキル基、アリール
   基、メチル基を除くアルキル基上の置換基がハロゲン、
   アルコキシ基、アシル基、エステル基、アルキルチオ基
   で表される基である請求項１記載の有機非線形光学材料
   。