JPH05127202A - Nonlinear optical material and optical function type element formed by using this material - Google Patents

Nonlinear optical material and optical function type element formed by using this material

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JPH05127202A
JPH05127202A JP27232391A JP27232391A JPH05127202A JP H05127202 A JPH05127202 A JP H05127202A JP 27232391 A JP27232391 A JP 27232391A JP 27232391 A JP27232391 A JP 27232391A JP H05127202 A JPH05127202 A JP H05127202A
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JP
Japan
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nonlinear optical
optical
nonlinear
org
optically active
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Application number
JP27232391A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Imanishi
泰雄 今西
Hiroyuki Kagawa
博之 香川
Masakazu Sagawa
雅一 佐川
Hiroshi Terao
寺尾  弘
Atsushi Tsunoda
角田  敦
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain the org. nonlinear optical element for which a material having a short cutoff wavelength and a large nonlinear optical constant is used by using a specific kynucridine compd. as a nonlinear optical medium. CONSTITUTION:The kynucridine compd. expressed by formula I is used as the nonlinear optical medium of the nonlinear optical element contg. the nonlinear optical medium having a light incident surface and a light exit surface. In the formula I, at least one among R1 to R7 denote an arom. ring, heterocycle or org. group having a conjugation system and the rest denote a hydrogen atom, halogen atom or org. residue which may be different from each other or substd. Particularly at least one among R1 to R7 consist preferably of an optically active group. As a result, the nonlinear optical element for which the stable org. nonlinear optical material having the large nonlinear optical constant and short cutoff wavelength is used is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光混合,光パラメトリッ
ク発振,光高調波発生,ポッケルス効果,カー効果等の
非線形光学効果に優れた有機材料を媒体に用いた非線形
光学素子に係り、特に優れた光波長変換素子,光変調
器,光スィッチ,光メモリ等の光素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nonlinear optical element using an organic material excellent in nonlinear optical effect such as optical mixing, optical parametric oscillation, optical harmonic generation, Pockels effect, Kerr effect, etc. The present invention relates to optical elements such as optical wavelength conversion elements, optical modulators, optical switches, and optical memories.

【0002】[0002]

【従来の技術】非線形光学素子は、二次,三次の光高調
波発生,光混合、または光パラメトリック発振を利用し
た波長変換素子として注目を集めている。また、光スィ
ッチとしての光双安定素子など将来実現すると予想され
る光コンピュータの基本素子として注目を集めている。
2. Description of the Related Art Non-linear optical elements have been attracting attention as wavelength conversion elements utilizing second-order and third-order optical harmonic generation, optical mixing, or optical parametric oscillation. In addition, it is attracting attention as a basic element of an optical computer that is expected to be realized in the future, such as an optical bistable element as an optical switch.

【0003】従来、非線形光学材料として、ニオブ酸リ
チウム(LiNbO3 ),砒素化ガリウム(GaAs)等
の無機材料が詳細に検討されてきた。しかし、近年、そ
れらの材料に比べ、非線形光学性能が格段に大きく(十
ないし百倍)、また、光双安定素子等で重要となる光応
答速度が非常に大きい有機非線形光学材料が研究される
ようになった。
Conventionally, inorganic materials such as lithium niobate (LiNbO 3 ) and gallium arsenide (GaAs) have been studied in detail as nonlinear optical materials. However, in recent years, compared with these materials, organic nonlinear optical materials with significantly higher nonlinear optical performance (10 to 100 times) and very high optical response speed, which is important for optical bistable elements, are being studied. Became.

【0004】これらの有機非線形光学材料には、尿素、
2−メチル−4−ニトロアニリン(名称MNA)(特開
昭55−500960号公報)、N−(4−ニトロフェニル)−
L−プロリノール(略称NPP)(特開昭59−21665 号
公報)等が提案されている。特に、MNAやNPPは、
無機材料の百倍以上の、二次の非線形光学効果をもつこ
とが知られている。
These organic nonlinear optical materials include urea,
2-Methyl-4-nitroaniline (name MNA) (JP-A-55-500960), N- (4-nitrophenyl)-
L-Prolinol (abbreviation NPP) (Japanese Patent Laid-Open No. 59-21665) and the like have been proposed. In particular, MNA and NPP
It is known to have a second-order nonlinear optical effect, which is more than 100 times that of inorganic materials.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】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
な単結晶を得にくいこと、その結晶の安定性が悪いこ
と、光の透過性を示すカットオフ波長が長いことすなわ
ち光吸収が可視域にあること等に問題点が存在してい
た。特に、カットオフ波長が長いという問題点は、例え
ば光二次高調波発生(SHG)波長変換素子への応用な
どの実用面で考えた場合、改良すべき問題と考えられ
る。また、SHG波長変換素子に限らず、広く、可視域
での光プロセッシングを考えた場合にも同様である。M
NAにおいては、そのカットオフ波長は480nmであ
り、また、NPPでは、約490nmである。従って、
現在用いられている近赤外半導体レーザ(発振波長約8
00〜900nm)のSHG波長変換素子の材料として
は、好ましくないと考えられる。さらには近年実用化が
間近い赤色半導体レーザ(発振波長約600〜800n
m)対応のSHG波長変換素子の材料としては今日知ら
れる有機非線形光学材料の大部分がその長いカットオフ
波長のために利用することができない。
The above-mentioned conventional organic nonlinear optical material has a very large nonlinear optical constant, but on the other hand, it is difficult to obtain a large single crystal, the stability of the crystal is poor, and light transmittance is exhibited. There is a problem in that the cutoff wavelength is long, that is, the light absorption is in the visible region. In particular, the problem that the cutoff wavelength is long is considered to be a problem to be improved in practical use such as application to an optical second harmonic generation (SHG) wavelength conversion element. The same applies not only to the SHG wavelength conversion element, but also to a wide range of optical processing in the visible range. M
In NA, the cutoff wavelength is 480 nm, and in NPP, it is about 490 nm. Therefore,
Near-infrared semiconductor laser currently used (oscillation wavelength about 8
It is considered to be unsuitable as a material for the SHG wavelength conversion element of 100 to 900 nm). Furthermore, red semiconductor lasers (oscillation wavelengths of about 600 to 800 n
m) Most of the organic nonlinear optical materials known today as materials for the corresponding SHG wavelength conversion element cannot be used because of their long cutoff wavelengths.

【0006】このような透明性に優れた有機非線形光学
材料を開発する場合、その分子設計の方針は一分子当り
の非線形性と透明性の向上を図ることと同時に結晶状態
における分子配向の制御が重要となる。
When developing such an organic nonlinear optical material having excellent transparency, the molecular design policy is to improve nonlinearity per molecule and transparency, and at the same time control the molecular orientation in the crystalline state. It becomes important.

【0007】このうち、一分子当りの二次の非線形分極
率βは、基底状態と最も寄与の大きい励起状態をただ一
つだけ考慮する二準位モデルによると、数1で与えられ
る。(文献:例えば、梅垣真裕『有機非線形光学材料』
ぶんしん出版(1990年)参照。)
Of these, the second-order nonlinear polarizability β per molecule is given by Equation 1 according to the two-level model in which only the ground state and the excited state having the largest contribution are considered. (Reference: For example, Masahiro Umegaki "Organic Nonlinear Optical Materials"
See Bushin Publishing (1990). )

【0008】[0008]

【数1】 [Equation 1]

【0009】ただし、eは素電荷量、hはプランク定
数、Δreは基底状態と励起状態の永久双極子モーメン
トの差、rgeは基底状態から励起状態への遷移モーメン
ト、ωegは基底状態と励起状態の振動数差、ωは入射光
の振動数である。このβを大きくするためには特にΔr
e,regを大きくしωegを小さくする必要があるが、そ
のために基底状態と励起状態における分子内の電子分布
が大きく変化するような分子が好ましい。すなわち、分
子内電荷移動度が大きな分子ほど一分子当りの非線形性
が大きくなる。ところが、分子の透明性を示す最長吸収
スペクトルはωegをピークとしregに依存する量でその
緩和強度が示されるために、単にωegを小さくしregを
大きくしても吸収端は長くなり、化合物の透明性は低下
する。つまり、一分子当りの非線形性と透明性との間に
はトレードオフの関係があり、分子構造の設計だけでは
特性を向上させるのには限界がある。
Where e is elementary charge, h is Planck's constant, Δre is difference between permanent dipole moments of ground state and excited state, rge is transition moment from ground state to excited state, and ωeg is ground state and excited state. , And ω is the frequency of the incident light. To increase this β, Δr
It is necessary to increase e and reg and decrease ωeg. For that reason, a molecule in which the electron distribution in the molecule in the ground state and the excited state largely changes is preferable. That is, the larger the intramolecular charge mobility, the greater the non-linearity per molecule. However, the longest absorption spectrum showing the transparency of a molecule has a peak at ωeg and its relaxation intensity is shown in an amount depending on reg. Therefore, even if ωeg is made small and reg is made large, the absorption edge becomes long, and Transparency is reduced. In other words, there is a trade-off relationship between non-linearity per molecule and transparency, and there is a limit to improving the characteristics only by designing the molecular structure.

【0010】一方、結晶状態の非線形定数は結晶の単位
胞中における分子の配向状態と密度に依存する。中心対
称性の配向状態を取る場合は一分子当りの非線形性がい
かに大きくとも結晶としては非線形性を示すことができ
ず、これ以外の配向状態で結晶構造を作る必要がある。
しかし、結晶構造をあらかじめ理論的に予測することは
現在はできず、実際に新規化合物を合成し、単結晶化し
たもので非線形性を測定する必要がある。このため、一
分子当りの非線形性を結晶状態でも確実に利用できる結
晶構造となりやすい分子の設計指針が望まれている。
On the other hand, the nonlinear constant of the crystal state depends on the orientation state and density of the molecules in the unit cell of the crystal. In the case of adopting the centrosymmetric orientation state, no matter how large the non-linearity per molecule is, the non-linearity cannot be exhibited as a crystal, and it is necessary to form the crystal structure in the other orientation states.
However, it is not currently possible to theoretically predict the crystal structure in advance, and it is necessary to actually synthesize a new compound and measure the non-linearity with a single crystal. For this reason, there is a demand for a design guideline for a molecule that tends to have a crystal structure that can surely utilize the non-linearity per molecule even in a crystalline state.

【0011】本発明の目的は、非線形光学定数が大き
く、かつ、カットオフ波長が短い、安定な有機非線形光
学材料を用いた非線形光学素子を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a nonlinear optical element using a stable organic nonlinear optical material having a large nonlinear optical constant and a short cutoff wavelength.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の要旨は次の通りである。
The gist of the present invention for solving the above problems is as follows.

【0013】[0013]

【化3】 [Chemical 3]

【0014】(式中、R1〜R7のうち、少なくとも一つ
が芳香環,ヘテロ環、または共役系をもつ有機基を示
し、他は水素原子,ハロゲン原子、または有機残基を示
し、かつこれらは互いに異なっていても置換されていて
もよい。)で示されるキヌクリジン化合物により構成し
たことを特徴とする非線形光学材料にある。
(In the formula, at least one of R 1 to R 7 represents an aromatic ring, a hetero ring, or an organic group having a conjugated system, and the other represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an organic residue, and These may be different from each other or may be substituted.) In the non-linear optical material, the quinuclidine compound represented by the formula (1) is used.

【0015】特に、一般式(1)において、R1〜R7
うち少なくとも一つが光学活性基からなることを特徴と
する(1)に記載の非線形光学材料であることが望まし
い。特に、そのような光学活性基として構造式(2)
In particular, in the general formula (1), it is preferable that at least one of R 1 to R 7 is an optically active group, which is the nonlinear optical material described in (1). In particular, as such an optically active group, structural formula (2)

【0016】[0016]

【化4】 [Chemical 4]

【0017】(式中、R′1〜R′3は水素原子,ハロゲ
ン原子、または有機残基の中から選ばれる互いに異なる
置換基を示し、C* は光学活性な炭素であることを示
す。)で示される有機基からなる(1)に記載の非線形
光学材料であることが望ましい。前記のキヌクリジン系
化合物の合成法は、例えばバイルシュタイン第23巻4
02ページ,506ページ,511ページ等に記述され
ている。
[0017] (wherein, R '1 ~R' 3 represents a different substituent from each other selected from the group consisting of a hydrogen atom, a halogen atom or an organic residue,, C * indicates an optically active carbon. It is preferable that the nonlinear optical material according to (1) is composed of an organic group represented by (4). The method for synthesizing the quinuclidine-based compound is described in, for example, Beilstein Vol.
It is described on pages 02, 506, 511, etc.

【0018】本発明の非線形光学材料は、単体において
は結晶または非結晶の状態で塊状,平板状,繊維状,粉
末状,薄膜状に形成して用いることができる。また、上
記の形状において、異種材料あるいは本発明の構造の異
なる他の材料と共存,混在させて用いることができる。
特に、これらの具体的応用例には、光導波路,光ケーブ
ル,光集積回路,表示素子等が挙げられる。
The non-linear optical material of the present invention can be used by being formed into a lump, a plate, a fiber, a powder or a thin film in a crystalline or non-crystalline state as a simple substance. Further, in the above-mentioned shape, it is possible to coexist and coexist with a different material or another material having a different structure of the present invention.
In particular, specific application examples of these include optical waveguides, optical cables, optical integrated circuits, and display devices.

【0019】本発明の非線形光学材料を結晶状態で用い
る場合、その結晶形成法には公知の方法が使用できる。
例えば、ブリッジマン法,温度降下法,溶媒蒸発法,溶
剤組成変化法などがある。
When the nonlinear optical material of the present invention is used in a crystalline state, a known method can be used for forming the crystal.
For example, there are the Bridgman method, the temperature drop method, the solvent evaporation method, the solvent composition change method, and the like.

【0020】また、共存,混在することができる他の材
料は、無機物質では、例えば、ガラス,水晶,ダイアモ
ンド,二酸化珪素,雲母,大理石,方解石,単結晶シリ
コン,非晶質シリコン,GaP,CdS,KDP,KT
P,ニオブ酸リチウム,臭化カリスム,ロッシェル塩,
硫酸銅,フッ化カルシウム,グラファイト,二酸化錫,
チタン酸バリウム,赤血塩,陶磁器,セラッミクス,ベ
ンナイト,セメント等や金属または合金を用いることが
できる。有機物質では、例えば、ポリカーボネート,ポ
リスルフォン,ポリアリレート,ポリエステル,ポリア
ミド,ポリイミド,ポリシロキサン,ポリエチレンテレ
フタレート,ポリ酢酸ビニル,ポリエチレン,ポリプロ
ピレン,アクリル樹脂,ポリブタジエン,ポリ塩化ビニ
ル,ポリ塩化ビニリデン,石油樹脂,メラミン樹脂,エ
ポキシ樹脂,フェノール樹脂,イソプレンゴム,エチレ
ン−プロピレンゴム,ノルボネン樹脂,シアノアクリレ
ート樹脂,スチレン樹脂及びこれらの樹脂の共重合体、
もしくは、セルロース,澱粉,キチン,寒天,絹糸,綿
糸,ナイロン糸,アルブミン,グロブリンその他の蛋白
質,木質,骨粉等が、低分子の有機物質はナフタレン,
アントラセン等の縮合芳香族化合物,染料,顔料,尿
素,酒石酸,光学活性アミノ酸等が挙げられる。
Other materials that can coexist and coexist are inorganic substances such as glass, quartz, diamond, silicon dioxide, mica, marble, calcite, single crystal silicon, amorphous silicon, GaP, CdS. , KDP, KT
P, lithium niobate, charismum bromide, Rochelle salt,
Copper sulfate, calcium fluoride, graphite, tin dioxide,
Barium titanate, red blood salt, ceramics, ceramics, bentonite, cement, etc. or metal or alloy can be used. Examples of organic substances include polycarbonate, polysulfone, polyarylate, polyester, polyamide, polyimide, polysiloxane, polyethylene terephthalate, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, acrylic resin, polybutadiene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, petroleum resin, Melamine resin, epoxy resin, phenol resin, isoprene rubber, ethylene-propylene rubber, norbornene resin, cyanoacrylate resin, styrene resin and copolymers of these resins,
Alternatively, cellulose, starch, chitin, agar, silk thread, cotton thread, nylon thread, albumin, globulin and other proteins, wood, bone meal, etc., low molecular weight organic substances such as naphthalene,
Examples thereof include condensed aromatic compounds such as anthracene, dyes, pigments, urea, tartaric acid, and optically active amino acids.

【0021】また、非線形光学材料は、接着,融着,電
着,蒸着,圧着,スパッタリング,MBE法,染着,溶
融成型,混練,プレス成型,溶液からの塗工等その用途
または目的に応じて各種の方法で形成することができ
る。
The non-linear optical material may be adhered, fused, electro-deposited, vapor-deposited, pressure-bonded, sputtered, MBE method, dyed, melt-molded, kneaded, press-molded, coated from a solution, etc. depending on its use or purpose. Can be formed by various methods.

【0022】本発明の非線形光学材料を用いた製品の形
成後に、外観,特性の向上や長寿命化のための処理を行
なってもよい。こうした後処理としては熱アニーリング
放射線照射,電子線照射,光照射,電波照射,磁力線照
射,超音波照射等が挙げられるが、特に限定されない。
After forming a product using the non-linear optical material of the present invention, a treatment for improving the appearance and characteristics and extending the life may be performed. Examples of such a post-treatment include, but are not limited to, thermal annealing radiation irradiation, electron beam irradiation, light irradiation, radio wave irradiation, magnetic force line irradiation, and ultrasonic wave irradiation.

【0023】本発明の非線形光学材料は、粉末状態でN
d−YAGレーザ光(波長1.06μm)を照射するこ
とによって、光二次高調波である緑色光(波長0.53μ
m)を発生させることができる。
The nonlinear optical material of the present invention is N
By irradiating with d-YAG laser light (wavelength 1.06 μm), green light (wavelength 0.53 μm) which is the second harmonic of light is emitted.
m) can be generated.

【0024】また、単結晶の非線形光学材料は、特定の
結晶面からNd−YAGレーザ光を入射させることによ
り、コヒーレントな光二次高調波を発生させることがで
き、このような結晶をレーザ光の共振器の中に保持する
ことにより、高変換効率でコヒーレンとな光二次高調波
を発生させることができる。
Further, the single crystal nonlinear optical material can generate a coherent optical second harmonic by injecting the Nd-YAG laser light from a specific crystal plane, and such a crystal can be used as a laser light source. By holding it in the resonator, it is possible to generate an optical second harmonic with high conversion efficiency and coherence.

【0025】非線形光学材料をクラッド層に囲まれたコ
アとなるべき空間に充填して単結晶化することにより、
少ない入射光強度でも光二次高調波を発生させることが
できる。この場合、GaAlAs半導体レーザ(波長0.88
〜0.75μm)を光源とすると、青色光(波長0.44
〜0.37μm)を発振する短波長固体レーザを形成す
ることができる。クラッドおよびコアはファイバの形状
もしくは導波路の形状のいずれにも形成することができ
る。
By filling a non-linear optical material in a space to be a core surrounded by a cladding layer to form a single crystal,
It is possible to generate an optical second harmonic even with a small incident light intensity. In this case, GaAlAs semiconductor laser (wavelength 0.88
~ 0.75μm) as a light source, blue light (wavelength 0.44)
It is possible to form a short-wavelength solid-state laser that oscillates up to 0.37 μm. The cladding and core can be formed in either fiber or waveguide configurations.

【0026】本発明の前記非線形光学材料は、種々の非
線形光学効果を利用するデバイス、特に二次非線形性を
はじめとする偶数次の非線形感受率に特徴づけられる非
線形光学等に用いられる。また、本発明の有機非線形光
学素子を用いることにより、高耐レーザ光性の共振器型
光二次高調波発生素子や、コンパクトでパワー密度の高
いチェレンコフ型光二次高調波発生素子が実現できる。
The non-linear optical material of the present invention is used for devices utilizing various non-linear optical effects, particularly non-linear optics characterized by even-order non-linear susceptibility including second-order non-linearity. Further, by using the organic nonlinear optical element of the present invention, it is possible to realize a resonator type optical second harmonic generation element having high laser light resistance and a compact Cherenkov type optical second harmonic generation element having high power density.

【0027】具体的用途は、光混合,光パラメトリック
発振,光高調波発生,ポッケルス効果,カー効果等の非
線形光学効果に優れた有機材料を媒体に用いた非線形光
学素子で、特に光波長変換素子,光変調器,光スィッ
チ,光メモリ,光混合器,光位相分別器,光位相共役
鏡,光導波路,光論理回路等の光機能素子等に応用する
ことができる。
A specific application is a nonlinear optical element using an organic material excellent in nonlinear optical effect such as light mixing, optical parametric oscillation, optical harmonic generation, Pockels effect, Kerr effect, etc. , Optical modulator, optical switch, optical memory, optical mixer, optical phase classifier, optical phase conjugate mirror, optical waveguide, optical functional element such as optical logic circuit.

【0028】[0028]

【作用】本発明によれば、従来の有機非線形光学材料を
用いた非線形光学素子のように、分子内の大きな双極子
モーメントのためにカットオフ波長が可視域に及んだり
反転対称性の結晶を形成する傾向が強いという難点が解
決される。また、キヌクリジン骨格を分子中心に有する
構造を含む化合物から当該媒質がなるためにその骨格の
部分で特異的に結晶化がなされ、かつ光学活性な骨格を
有するために有機非線形光学性の一つである光二次高調
波発生にとって不可欠な非中心対称性の結晶構造を持
ち、結晶作製が容易で熱的安定性の高い媒質からなる非
線形光学素子を与えることができる。また、このような
特性をもつ媒質からなる非線形光学素子を用いて、特
に、高耐レーザ光性を必要とする共振器型光二次高調波
発生素子やコンパクトでパワー密度の高いチェレンコフ
型光二次高調波発生素子が実現できる。
According to the present invention, as in a nonlinear optical element using a conventional organic nonlinear optical material, a crystal having a cutoff wavelength in the visible region or an inversion symmetry due to a large dipole moment in a molecule. The problem that the tendency to form is strong is solved. In addition, since the medium is composed of a compound containing a structure having a quinuclidine skeleton at the molecular center, crystallization is specifically performed at the skeleton portion, and since it has an optically active skeleton, it is one of the organic nonlinear optical properties. It is possible to provide a non-linear optical element composed of a medium having a non-centrosymmetric crystal structure, which is indispensable for the generation of a certain optical second harmonic, and which is easily crystallized and has high thermal stability. In addition, by using a nonlinear optical element made of a medium having such characteristics, a resonator-type optical second-harmonic generation element that requires high laser light resistance and a compact, high-density Cherenkov-type second-harmonic element are especially used. A wave generating element can be realized.

【0029】[0029]

【実施例】次に本発明に係る有機非線形光学素子の実施
例について説明する。
EXAMPLES Examples of the organic nonlinear optical element according to the present invention will be described below.

【0030】〈実施例1〉まず、上述の構造式(1)で
表される化合物キヌクリジンの誘導体の一つである。
Example 1 First, it is one of the derivatives of the compound quinuclidine represented by the above structural formula (1).

【0031】[0031]

【化5】 [Chemical 5]

【0032】で示されるキニジンの、光二次高調波発生
(SHG)及び透明性を確認した結果について報告す
る。
The results of confirming the optical second harmonic generation (SHG) and the transparency of quinidine represented by are reported below.

【0033】市販のキニジン(東京化成製、光学純度
(α)=+263°(c=1,C25OH))を98%
エタノールに70℃において溶解させて飽和溶液とし、
温度を70℃から−10℃まで−0.23℃ /時間の割
合で約二週間かけて徐冷し、10×5×5mm〜数百μ
m角の複数の無色透明の単結晶が得られた。
98% of commercially available quinidine (manufactured by Tokyo Kasei, optical purity (α) = + 263 ° (c = 1, C 2 H 5 OH))
Dissolve in ethanol at 70 ° C to give a saturated solution,
The temperature is gradually cooled from 70 ° C. to −10 ° C. at a rate of −0.23 ° C./hour for about 2 weeks and then 10 × 5 × 5 mm to several hundred μ
A plurality of colorless and transparent single crystals of m-square were obtained.

【0034】次に、これらの単結晶の中で1mm角以下
の大きさの比較的小さな単結晶を集めてめのう鉢にて粉
砕し、古いにかけて粒径が100μm〜300μmの粉
末を集め、ペレット状に押し固めた。このペレットを無
蛍光スライドガラスに付着させ、その中心にQ−スイッ
チNd−YAGレーザ光(カンタレイ社製、DCR−
3、波長1.06μm、ピークパワー0.1MW、繰返し
周波数10Hz)を照射したところ、緑色の光二次高調
波が観測された。その強度は尿素粉末に同じレーザ光を
照射した場合に比べて16.7 倍であった。
Next, among these single crystals, relatively small single crystals having a size of 1 mm square or less are collected and crushed in an agate bowl, and powder having a particle size of 100 μm to 300 μm is collected in the form of pellets. Compacted into. This pellet was attached to a non-fluorescent slide glass, and a Q-switched Nd-YAG laser beam (DCR-produced by Kantaray Co., Ltd.) was attached to the center thereof.
3, a wavelength of 1.06 μm, a peak power of 0.1 MW, and a repetition frequency of 10 Hz) were observed, and a green light second harmonic was observed. The intensity was 16.7 times as high as when the urea laser was irradiated with the same laser beam.

【0035】次に、この粉末の一部をエタノールに溶解
させて濃度1.0×10-5 モル/リットルの溶液とし、
分光器(日立製作所製340型自記分光光度計)を用い
て波長200〜850nmの範囲で吸収スペクトルを測
定した。その結果、λmax =332nm、カットオフ波
長355nmであることがわかった。
Next, a part of this powder was dissolved in ethanol to obtain a solution having a concentration of 1.0 × 10 -5 mol / liter,
An absorption spectrum was measured in a wavelength range of 200 to 850 nm using a spectroscope (Hitachi 340 type self-recording spectrophotometer). As a result, it was found that λ max = 332 nm and the cutoff wavelength was 355 nm.

【0036】〈比較例1〉次に、比較のために構造式
(3)と類似でキヌクリジン骨格を含まないキノリン系
化合物、キノリン、2−ヒドロキシキノリン、4−ヒド
ロキシキノリンの光二次高調波発生(SHG)及び透明
性を確認した結果について報告する。これらキノリン系
化合物は例えば文献(特開平1−2299234号および特開平
2−262627 号公報)に示されたキヌクリジン骨格を含ま
ないキノリン系化合物、5−アミノ−6−ニトロキノリ
ン、6−ニトロキノリン、5−ニトロキノリン、8−キ
ノリノ−ル、6−アミノキノリン、6−シアノキノリ
ン、2−(N−プロリノール)−8−ニトロキノリン、
2−(N−プロリノール)−6−ニトロキノリンの光二
次高調波発生(SHG)の強度の文献値と合わせてみて
も、実施例1に示したキニジンではその透明性を損なう
ことなく非線形性は向上していることがわかる。これら
の結果をまとめると、表1の通りである。
Comparative Example 1 Next, for comparison, the optical second harmonic generation of a quinoline compound similar to structural formula (3) and containing no quinuclidine skeleton, quinoline, 2-hydroxyquinoline, and 4-hydroxyquinoline ( SHG) and the results of confirming transparency will be reported. These quinoline-based compounds are described, for example, in the literature (JP-A-1-2299234 and JP-A-2299234).
2-262627), a quinoline-based compound containing no quinuclidine skeleton, 5-amino-6-nitroquinoline, 6-nitroquinoline, 5-nitroquinoline, 8-quinolinol, 6-aminoquinoline, 6 -Cyanoquinoline, 2- (N-prolinol) -8-nitroquinoline,
In combination with the literature value of the intensity of the photo second harmonic generation (SHG) of 2- (N-prolinol) -6-nitroquinoline, the quinidine shown in Example 1 does not impair its transparency and exhibits nonlinearity. Can be seen to have improved. The results are summarized in Table 1.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、カットオフ波長が短
く、かつ非線形光学定数の大きい材料を用いた有機非線
形光学素子を得ることができる。
According to the present invention, it is possible to obtain an organic nonlinear optical element using a material having a short cutoff wavelength and a large nonlinear optical constant.

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

【図1】本発明の実施例で用いた光二次高調波発生の確
認のための光学系の説明図。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an optical system for confirming generation of an optical second harmonic used in an example of the present invention.

【図2】本発明の実施例で用いた化合物キニジンのエタ
ノール中での吸収スペクトル図。
FIG. 2 is an absorption spectrum diagram of the compound quinidine used in the examples of the present invention in ethanol.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…Q−スイッチNd−YAGレーザ、2…基板、3…
試料、4…ダンパ、5…レンズ、6…赤外カットフィル
タ、7…モノクロメータ、8…光電子増倍管、9…ペン
レコーダ、10…入射光波長、11…反射光、12…散
乱光。
1 ... Q-switch Nd-YAG laser, 2 ... Substrate, 3 ...
Sample, 4 ... Damper, 5 ... Lens, 6 ... Infrared cut filter, 7 ... Monochromator, 8 ... Photomultiplier tube, 9 ... Pen recorder, 10 ... Incident light wavelength, 11 ... Reflected light, 12 ... Scattered light.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺尾 弘 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 角田 敦 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Terao 4026 Kuji Town, Hitachi City, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitate Manufacturing Co., Ltd.Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Atsushi Tsunoda 4026 Kuji Town, Hitachi City, Hitachi Ibaraki Co. Hitachi Research Laboratory

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光を入射する面及び光を出射する面を有す
る非線形光学媒体を含む非線形光学素子において、前記
非線形光学媒体が、 【化1】 (式中、R1〜R7のうち、少なくとも一つが芳香環,ヘ
テロ環、または共役系を有する有機基を示し、他は水素
原子,ハロゲン原子、または有機残基を示し、かつこれ
らは互いに異なっていても置換されていてもよい。)で
示されるキヌクリジン化合物であることを特徴とする非
線形光学素子。
1. A non-linear optical element including a non-linear optical medium having a light incident surface and a light emitting surface, wherein the non-linear optical medium is: (In the formula, at least one of R 1 to R 7 represents an aromatic ring, a hetero ring, or an organic group having a conjugated system, the other represents a hydrogen atom, a halogen atom, or an organic residue, and these are mutually A non-linear optical element, which is a quinuclidine compound represented by different or substituted).
【請求項2】請求項1において、R1〜R7のうち少なく
とも一つが光学活性基からなる非線形光学材料。
2. The nonlinear optical material according to claim 1, wherein at least one of R 1 to R 7 is an optically active group.
【請求項3】請求項1または2において、R1〜R7のう
ち少なくとも一つが構造式 【化2】 (式中、R′1〜R′3は水素原子,ハロゲン原子、また
は有機残基の中から選ばれる互いに異なる置換基を示
し、C* は光学活性な炭素であることを示す。)で示す
光学活性基からなる非線形光学材料。
3. The structure according to claim 1, wherein at least one of R 1 to R 7 has the structural formula: Shown by (wherein, R '1 ~R' 3 represents a different substituent from each other selected from the group consisting of a hydrogen atom, a halogen atom or an organic residue,, C * indicates an optically active carbon.) A nonlinear optical material consisting of an optically active group.
【請求項4】請求項1,2または3に記載の非線形光学
材料を用いた光機能素子。
4. An optical functional element using the nonlinear optical material according to claim 1, 2.
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