JPH055915A - Nonlinear optical material - Google Patents

Nonlinear optical material

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JPH055915A
JPH055915A JP18327491A JP18327491A JPH055915A JP H055915 A JPH055915 A JP H055915A JP 18327491 A JP18327491 A JP 18327491A JP 18327491 A JP18327491 A JP 18327491A JP H055915 A JPH055915 A JP H055915A
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JP
Japan
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group
nonlinear optical
optical material
nonlinear
polypeptide
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Application number
JP18327491A
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Japanese (ja)
Inventor
Takafumi Ishii
▲隆▼文 石井
Takehiro Toyooka
武裕 豊岡
Hiroyuki Ito
宏之 伊藤
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Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Oil Corp
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Publication date
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Publication of JPH055915A publication Critical patent/JPH055915A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide the nonlinear optical material having a large nonlinear optical constant useful for wavelength conversion of light, etc. CONSTITUTION:This nonlinear optical material is constituted of cholesteric liquid crystalline polypeptide and a compd. which has >=10<-30>esu quadratic nonlinear molecular sensitivity and exhibits nonlinear optical response. The content of the former of this material is >=10wt.% and <50wt.% and the content of the latter is over 50wt.% and 90wt.% or below. The non linear optical material has the high nonlinear sensitivity, exhibits high SHG activity and is stable in the performance.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光の波長変換などに有用
な大きな非線形光学定数を有する新規な非線形光学材料
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel nonlinear optical material having a large nonlinear optical constant useful for wavelength conversion of light.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】レー
ザー光の波長変換素子、光変調素子、光スイッチあるい
は光コンピューターなどにわたる広範な光エレクトロニ
クスの中核技術として、非線形光学材料が活発に研究さ
れている。非線形光学材料としては、ニオブ酸リチウム
あるいはリン酸2水素カリウムなどが良く知られてい
る。これらの無機系材料に比較して、有機系非線形光学
材料は、非線形光学定数が100 倍〜1000倍も大きい、高
速で応答する、光損傷に対して強いなどの優れた特徴を
備えている。それにも拘らず、現実には実用に供せるほ
ど、大きな2次の分子感受率を持つ結晶は得られていな
い。
BACKGROUND OF THE INVENTION Nonlinear optical materials have been actively studied as a core technology for a wide range of optoelectronics including wavelength conversion elements for laser light, optical modulation elements, optical switches, and optical computers. .. As a non-linear optical material, lithium niobate or potassium dihydrogen phosphate is well known. Compared with these inorganic materials, organic nonlinear optical materials have excellent characteristics such as nonlinear optical constants that are 100 to 1000 times larger, high-speed response, and resistance to optical damage. Nevertheless, a crystal having a large second-order molecular susceptibility sufficient for practical use has not been obtained in reality.

【0003】多くの場合、構成分子自体は大きな2次の
分子感受率を持っていても、結晶状態においては反転対
称性を有するために2次の電気感受率が0になってしま
い、結果的に光第2高調波(SHG)が発生しない。こ
のように有機低分子化合物単独では、対称中心を有しな
い単結晶を製造することが困難であるために、高分子化
合物をマトリクスとしてこれらの有機分子を分散させ、
電場などの外部場の力を借りてホストの高分子を配向さ
せ、同時にゲストの有機分子を非対称に配向させる方法
が提案されている。
In many cases, even if the constituent molecule itself has a large second-order molecular susceptibility, the second-order electric susceptibility becomes 0 due to the inversion symmetry in the crystalline state, resulting in No optical second harmonic (SHG) is generated. As described above, it is difficult to produce a single crystal having no symmetry center by using the organic low molecular weight compound alone. Therefore, the high molecular weight compound is used as a matrix to disperse these organic molecules,
There has been proposed a method of orienting a host polymer with the help of an external field such as an electric field and at the same time asymmetrically orienting a guest organic molecule.

【0004】例えば、ネマチック液晶性高分子中に4−
ジメチルアミノ−4′−ニトロスチルベン(DANS)
を混合した後、電場を印加してゲストとホストを配向さ
せ、SHGを観測している例がある[G.R.メレディ
ス、マクロモレキュラーズ、15(5) 、1385(1982)]。し
かしながら、この例では、DANSが高々2%しか混ざ
らないこと、およびホスト高分子液晶の配向力が不十分
なことなどの理由により、尿素の数倍程度という不十分
な非線形光学定数しか得られていない。
For example, in a nematic liquid crystal polymer, 4-
Dimethylamino-4'-nitrostilbene (DANS)
There is an example of observing SHG by applying an electric field to orient the guest and the host after mixing the [G. R. Meredith, Macromoleculars, 15 (5) , 1385 (1982)]. However, in this example, due to the fact that DANS was mixed in at most 2% and the orientation force of the host polymer liquid crystal was insufficient, only an insufficient nonlinear optical constant of about several times that of urea was obtained. Absent.

【0005】また特開昭62-238538 号には、主鎖型のサ
ーモトロピック液晶中にDANSを分散させた組成物の
薄膜に、Nd3+/YAGレーザーを入射させて0.53μmのSH
Gを観測した例が記載されている。また特開昭62-24360
4 号には、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポ
リシロキサンなどで例示されるポリマーの側鎖に、メソ
ーゲンおよび非線形光学応答を示すユニットを結合させ
た側鎖型液晶性ポリマーを合成し、このポリマーのフィ
ルムに電場をかけて配向させた後、Nd3+/YAGレーザー光
を入射させて0.53μmのSHGを観測した例が記載され
ている。
In Japanese Patent Laid-Open No. 62-238538, a thin film of a composition in which DANS is dispersed in a main chain type thermotropic liquid crystal is irradiated with an Nd 3+ / YAG laser to produce an SH of 0.53 μm.
An example of observing G is described. In addition, JP-A-62-24360
No. 4 synthesizes a side chain type liquid crystalline polymer in which a unit showing a mesogen and a nonlinear optical response is bonded to the side chain of a polymer exemplified by polyacrylate, polymethacrylate, polysiloxane, etc., and a film of this polymer is synthesized. After orientation by applying an electric field to the substrate, Nd 3+ / YAG laser light was made incident to observe SHG of 0.53 μm.

【0006】これらの文献に記載された方法は、非線形
光学応答を示すユニットを、非対称に配向させるために
用いるマトリクス高分子が、ネマチック液晶性であると
いう共通の特徴を有し、そのために実用化できるほどの
大きな非線形光学定数を有する材料を得ることができな
いという重大な欠点がある。また、ネマチック液晶性高
分子を用いる方法のもう一つの欠点は、実用上の重要な
技術である位相整合において、ネマチック液晶を用いた
利点がなく、通常の複屈折を利用する方法か、光導波路
を利用する方法に頼らざるを得ないことである。
The methods described in these documents have a common feature that the matrix polymer used for asymmetrically orienting the unit exhibiting a nonlinear optical response has a nematic liquid crystallinity, and therefore is put to practical use. There is a serious drawback in that it is not possible to obtain a material with a nonlinear optical constant as large as possible. Another drawback of the method using a nematic liquid crystal polymer is that there is no advantage of using a nematic liquid crystal in phase matching, which is an important technology for practical use, and a method using ordinary birefringence or an optical waveguide is used. You have to rely on how to use.

【0007】一方、マトリクス高分子として液晶性を持
たないポリエチレンオキサイドを用いる方法も提案され
ている[宮田ら、Polymer Preprints,Japan Vol.36,No.
8,2523('87)]。宮田らはポリエチレンオキサイド中にp
−ニトロアニリンを分散させ、電場を印加しながらポリ
エチレンオキサイドを結晶化させることによって、尿素
の90倍のSHGを発生させているが、宮田らが述べて
いるように、このSHGの強度は約10時間後に減少し
始め、40時間後にはMNA(2−メチル−4−ニトロ
アニリン)の10%まで落ちてしまうなどの問題点があ
On the other hand, a method using polyethylene oxide having no liquid crystallinity as a matrix polymer has been proposed [Miyata et al., Polymer Preprints, Japan Vol. 36, No.
8,2523 ('87)]. Miyata et al. P in polyethylene oxide
-By dispersing nitroaniline and crystallizing polyethylene oxide while applying an electric field, 90 times as much SHG as urea is generated. However, as stated by Miyata et al., The strength of this SHG is about 10%. There is a problem that it begins to decrease after an hour, and after 40 hours it drops to 10% of MNA (2-methyl-4-nitroaniline).

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】高分子化合物と非線形光
学応答を示す化合物とを混合し、それに電場をかけて非
線形光学効果を発現させようとする従来法の重大な欠
点、すなわち、SHG活性が低いとか、あるいは寿命が
非常に短いという欠点の解決を目指して、本発明者らは
鋭意研究を重ねた結果、本発明者らは、コレステリック
液晶性を示すポリペプチドを用い、これに非線形分子感
受率の大きな化合物をブレンドすることにより、大きな
非線形光学定数を有し、しかも安定で高水準なSHG活
性を示す非線形光学材料の得られることを見出した。
[Means for Solving the Problems] A serious drawback of the conventional method in which a polymer compound and a compound exhibiting a nonlinear optical response are mixed and an electric field is applied to the mixture to develop a nonlinear optical effect, that is, SHG activity is As a result of intensive studies conducted by the present inventors with the aim of solving the drawback of low or very short lifetime, the present inventors have used a polypeptide exhibiting cholesteric liquid crystallinity, which has a non-linear molecular susceptibility. It has been found that by blending a compound having a large ratio, a nonlinear optical material having a large nonlinear optical constant and exhibiting stable and high level SHG activity can be obtained.

【0009】すなわち、本発明に係る非線形光学材料
は、ポリペプチドと非線形光学応答を示す化合物との混
合物からなる非線形光学材料において、該ポリペプチド
がコレステリック液晶性を示すものであり、非線形光学
応答を示す化合物の2次の非線形分子感受率が10-30
esu 以上であり、かつ該混合物が10重量%以上50重
量%未満のポリペプチドと、50重量%を越え90重量
%以下である非線形光学応答を示す化合物とで構成され
ることを特徴とする。
That is, the nonlinear optical material according to the present invention is a nonlinear optical material comprising a mixture of a polypeptide and a compound exhibiting a nonlinear optical response, wherein the polypeptide exhibits cholesteric liquid crystallinity and exhibits a nonlinear optical response. The second-order nonlinear molecular susceptibility of the compound shown is 10 −30
It is characterized in that the mixture is not less than esu and the mixture is composed of 10% by weight or more and less than 50% by weight of a polypeptide and a compound having a nonlinear optical response of more than 50% by weight and 90% by weight or less.

【0010】以下、本発明についてさらに詳細に説明す
る。ポリペプチドは、コレステリック液晶性を示す限
り、いずれのポリペプチドも本発明で使用可能である。
従って、ポリペプチドとしては、例えば、アラニン、ア
ミノアジピン酸、アミノブチリックアシド、アミノカプ
ロン酸、アミノシクロペンタノイックアシド、アミノバ
レリックアシド、アミノマロン酸、アルギニン、アスパ
ラギン、アスパラギン酸システイン、グルタミン酸、グ
リシン、ヒスチジン、ホモシステイン、イソロイシン、
ロイシン、リジン、メチオニン、ノルバリン、オルニチ
ン、フェニルアラニン、セリン、スレオニン、チロシ
ン、バリン、プロリンなどの単独重合体およびこれらの
共重合体を挙げることができる外、上に例示したアミノ
酸の各種誘導体の単独重合体および共重合体を挙げるこ
とができる。
The present invention will be described in more detail below. Any polypeptide can be used in the present invention as long as it exhibits cholesteric liquid crystallinity.
Therefore, as the polypeptide, for example, alanine, aminoadipic acid, aminobutyric acid, aminocaproic acid, aminocyclopentanoic acid, aminovaleric acid, aminomalonic acid, arginine, asparagine, aspartic acid cysteine, glutamic acid, glycine. , Histidine, homocysteine, isoleucine,
In addition to homopolymers such as leucine, lysine, methionine, norvaline, ornithine, phenylalanine, serine, threonine, tyrosine, valine, proline, and copolymers thereof, the homopolymers of various derivatives of the amino acids exemplified above can be used. Mention may be made of polymers and copolymers.

【0011】好ましいポリペプチドとしては、例えば、
グルタミン酸、アスパラギン酸、オキシグルタミン酸な
どの単独重合体および共重合体、上記アミノ酸のエステ
ル誘導体の単独重合体および共重合体が例示できる。な
かでも、下記の化1で示される構造を有するポリペプチ
ド、すなわち、グルタミン酸エステルおよびアスパラギ
ン酸エステルの重合体が特に好ましい。
Preferred polypeptides include, for example:
Examples thereof include homopolymers and copolymers of glutamic acid, aspartic acid, oxyglutamic acid, etc., and homopolymers and copolymers of the above-mentioned amino acid ester derivatives. Among them, a polypeptide having a structure represented by the following chemical formula 1, that is, a polymer of glutamic acid ester and aspartic acid ester is particularly preferable.

【0012】[0012]

【化1】 [Chemical 1]

【0013】上記の化1において、Rは炭素数1〜30
のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基またはア
リールアルキル基のいずれかを示し、mは10≦m≦200
0、nは1または2である。
In the above chemical formula 1, R is a carbon number of 1 to 30.
Represents an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an arylalkyl group, and m is 10 ≦ m ≦ 200
0 and n are 1 or 2.

【0014】Rで示すアルキル基としては、メチル基、
エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペ
ンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシ
ル基、オクタデシル基、ヘキサデシル基、エイコサニル
基およびこれらと炭素数が同一で枝別れした構造のもの
などが好ましく、なかでも、メチル基、エチル基、プロ
ピル基、ブチル基、分枝ブチル基、ヘキシル基、デシル
基、ドデシル基、オクタデシル基などが特に好ましい。
The alkyl group represented by R is a methyl group,
Ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, decyl group, dodecyl group, octadecyl group, hexadecyl group, eicosanyl group and those with the same branched carbon number Of these, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a branched butyl group, a hexyl group, a decyl group, a dodecyl group, and an octadecyl group are particularly preferable.

【0015】また、シクロアルキル基としては、シクロ
ペンチル基、シクロペンチルメチル基、メチルシクロペ
ンチル基、エチルシクロペンチル基、ブチルシクロペン
チル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、
エチルシクロヘキシル基、ブチルシクロヘキシル基、シ
クロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基、シク
ロヘキシルプロピル基、シクロヘキシルブチル基、シク
ロオクチル基、メチルシクロオクチル基、シクロドデシ
ル基などが好ましく、なかでも、シクロペンチル基、シ
クロヘキシル基、シクロペンチルメチル基、シクロヘキ
シルメチル基などが特に好ましい。
As the cycloalkyl group, a cyclopentyl group, a cyclopentylmethyl group, a methylcyclopentyl group, an ethylcyclopentyl group, a butylcyclopentyl group, a cyclohexyl group, a methylcyclohexyl group,
Ethylcyclohexyl group, butylcyclohexyl group, cyclohexylmethyl group, cyclohexylethyl group, cyclohexylpropyl group, cyclohexylbutyl group, cyclooctyl group, methylcyclooctyl group, cyclododecyl group and the like are preferable, and among them, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group. A methyl group and a cyclohexylmethyl group are particularly preferable.

【0016】アリール基としては、フェニル基、トルイ
ル基、ジメチルトルイル基、ブチルフェニル基、デシル
フェニル基、ドデシルフェニル基が用いられる。アリー
ルアルキル基としては、ベンジル基、メチルベンジル
基、フェニルエチル基、メチルフェニルエチル基、フェ
ニルプロピル基、フェニルブチル基、フェニルヘキシル
基、フェニルオクチル基、フェニルドデシル基、メチル
フェニルブチル基、エチルフェニルヘキシル基、メチル
フェニルドデシル基、ビフェニルメチル基などが好まし
く、なかでも、ベンジル基、メチルベンジル基、フェニ
ルエチル基、フェニルブチル基、ビフェニルメチル基な
どが特に好ましい。
As the aryl group, phenyl group, toluyl group, dimethyltoluyl group, butylphenyl group, decylphenyl group and dodecylphenyl group are used. Examples of the arylalkyl group include benzyl group, methylbenzyl group, phenylethyl group, methylphenylethyl group, phenylpropyl group, phenylbutyl group, phenylhexyl group, phenyloctyl group, phenyldodecyl group, methylphenylbutyl group, ethylphenylhexyl group. A group, a methylphenyldodecyl group, a biphenylmethyl group and the like are preferable, and above all, a benzyl group, a methylbenzyl group, a phenylethyl group, a phenylbutyl group and a biphenylmethyl group are particularly preferable.

【0017】また、Rがアリール基またはアリールアル
キル基である場合、その芳香環の水素の一部は、フッ
素、塩素、臭素などのハロゲン、メトキシ基、シアノ
基、水酸基、アミノ基などの極性基で置換されていても
差し支えない。そしてまた、上記化1で示される構造の
ポリペブチドは、Rの種類が異なる二種以上のエステル
の共重合体を包含する。さらに、ペプチド結合がα−位
にあるものばかりでなく、β−位あるいはγ−位にある
ものも、本発明のポリペプチドとして使用することがで
きる。
When R is an aryl group or an arylalkyl group, a part of hydrogen atoms in the aromatic ring is halogen such as fluorine, chlorine and bromine, polar group such as methoxy group, cyano group, hydroxyl group and amino group. It can be replaced with. In addition, the polypeptide having the structure represented by the above chemical formula 1 includes a copolymer of two or more kinds of esters having different R types. Furthermore, not only those having a peptide bond at the α-position but also those at the β-position or the γ-position can be used as the polypeptide of the present invention.

【0018】化1におけるm、すなわち重合度は、10〜
2000、好ましくは30〜1500である。重合度が10未満では
十分なSHG活性が得られず、2000より大きい場合に
は、やはりSHG活性が低下すると共に、成形性が悪化
するなどの問題が発生するので好ましくない。
M in Chemical formula 1, that is, the degree of polymerization is 10 to
It is 2000, preferably 30 to 1500. When the degree of polymerization is less than 10, sufficient SHG activity cannot be obtained, and when the degree of polymerization is more than 2000, the SHG activity is also decreased and the moldability is deteriorated, which is not preferable.

【0019】本発明では、天然物由来のポリペプチドお
よび合成したポリペプチドのいずれもが使用可能であ
る。ちなみに、目的のポリペプチドを合成しようとする
場合には、当該分野で公知のNCA法による方法を採用
することができる。すなわち、所定のアミノ酸のN−カ
ルボン酸無水物(NCA)あるいはアミノ酸の誘導体、
例えばグルタミン酸γ−エステルのような誘導体のN−
カルボン酸無水物を単独重合または共重合することによ
って合成することができる。
In the present invention, both naturally occurring polypeptides and synthetic polypeptides can be used. By the way, when synthesizing a desired polypeptide, a method by the NCA method known in the art can be adopted. That is, N-carboxylic acid anhydride (NCA) of a predetermined amino acid or a derivative of an amino acid,
N- of derivatives such as glutamic acid γ-esters
It can be synthesized by homopolymerizing or copolymerizing a carboxylic acid anhydride.

【0020】次に本発明の非線形光学材料を構成するも
う一つの重要な成分である、非線形光学応答を示す化合
物(NLO化合物と略する)について説明する。有機化
合物にΕの外部電場(例えば光)を印加したとき生ずる
分極μは μ=αE+βE・E+γE・E・E+…… で表わされる。この式中のα、β、γ…がそれぞれ1
次、2次、3次…の分子感受率であり、本発明で用いら
れるNLO化合物とは、2次の分子感受率βが1×10
-30 esu より大きいものであり、好ましくはβが10×
10-30 esu より大きいものである。
Next, a compound (abbreviated as NLO compound) showing a nonlinear optical response, which is another important component constituting the nonlinear optical material of the present invention, will be described. The polarization μ generated when an external electric field (for example, light) of E is applied to the organic compound is represented by μ = αE + βE · E + γE · E · E +. In this equation, α, β, γ ... Are each 1
The secondary, secondary, tertiary ... molecular susceptibility, and the NLO compound used in the present invention has a secondary molecular susceptibility β of 1 × 10.
-30 esu or more, preferably β is 10 ×
It is larger than 10 -30 esu.

【0021】好ましいNLO化合物としては、尿素およ
びエノン誘導体、ニトロアニリン誘導体、諸種の複素環
化合物、スチルベン誘導体およびメロシアニンなどが挙
げられる。尿素およびエノン誘導体の例としては、
Preferred NLO compounds include urea and enone derivatives, nitroaniline derivatives, various heterocyclic compounds, stilbene derivatives and merocyanines. Examples of urea and enone derivatives include:

【0022】[0022]

【化2】 [Chemical 2]

【0023】などが挙げられ、ニトロアニリン誘導体の
具体例としては、
And the like. Specific examples of the nitroaniline derivative include:

【0024】[0024]

【化3】 [Chemical 3]

【0025】などが挙げられ。複素環化合物の具体例と
しては、
And the like. Specific examples of the heterocyclic compound include

【0026】[0026]

【化4】 [Chemical 4]

【0027】などが挙げられる。そして、スチルベン誘
導体およびメロシアニンの具体例としては、
And the like. Then, as specific examples of the stilbene derivative and merocyanine,

【0028】[0028]

【化5】 [Chemical 5]

【0029】などを例示することができる。Examples include the following:

【0030】化2〜化5で例示した化合物は、本発明で
使用可能なNLO化合物の一例であるが、一般に、共役
π電子系を有し、高度に分極している化合物は大きな2
次の分子感受率を持つことが知られている。従って、こ
こに例示しなかった化合物でも、2次の分子感受率が1
×10-30 esu より大きい化合物は、すべて本発明のN
LO化合物として使用することができる。
The compounds exemplified in Chemical formulas 2 to 5 are examples of NLO compounds usable in the present invention. Generally, compounds having a conjugated π electron system and highly polarized are large.
It is known to have the following molecular susceptibility. Therefore, even with compounds not exemplified here, the secondary molecular susceptibility is 1
Compounds larger than × 10 -30 esu are all N of the present invention.
It can be used as an LO compound.

【0031】本発明の非線形光学材料は、10重量%以
上50重量%未満、好ましくは20重量%〜50重量%
未満、さらに好ましくは25〜45重量%定のポリペプ
チドと、非線形光学応答を有する化合物の混合物からな
り、その組成は、ポリペプチド、50重量%を越え90
重量%以下、好ましくは50重量%を越え80重量%以
下、さらに好ましくは55〜75重量%のNLO化合物
戸とで構成される。
The nonlinear optical material of the present invention is 10% by weight or more and less than 50% by weight, preferably 20% by weight to 50% by weight.
Less than 25% to 45% by weight of the polypeptide, and a mixture of compounds having a non-linear optical response, the composition of which is more than 50% by weight of the polypeptide.
The amount of the NLO compound is less than 50% by weight, preferably more than 50% and less than 80% by weight, and more preferably 55 to 75% by weight.

【0032】NLO化合物の含有量が50重量%以下の
場合には、吸湿性が大きいため、経時劣化し易くなる傾
向があり、その含有量が極めて少ない場合は、入射光の
第2変調波への変換効率が小さ過ぎて実用的でない。ま
た、NLO化合物の含有量が90重量%より多い場合
は、ホストポリマーに対するゲスト化合物の量が多過ぎ
るため、実用的な非線形光学応答を示すに十分な配向が
得られない。なお、本発明においては、本発明の光学材
料に悪影響を及ぼさない限り、他の化合物を配合するこ
とができる。
When the content of the NLO compound is 50% by weight or less, the hygroscopicity is large, so that it tends to be deteriorated with time. When the content is extremely small, the second modulated wave of the incident light is changed. The conversion efficiency of is too small to be practical. On the other hand, when the content of the NLO compound is more than 90% by weight, the amount of the guest compound with respect to the host polymer is too large, so that sufficient orientation cannot be obtained to exhibit a practical nonlinear optical response. In the present invention, other compounds may be added as long as they do not adversely affect the optical material of the present invention.

【0033】次に、本発明の非線形光学材料の製造法に
ついて、その一例を挙げると、まず、ポリペプチドとN
LO化合物を均一に混合するために、両者の共通溶媒を
用いてポリマーと該化合物を溶解混合した後、溶媒を蒸
発さすことによって本発明の非線形光学材料を得ること
ができる。また、本発明の非線形光学材料をシート状、
フィルム状、薄膜状の光学素子として用いる場合には、
例えば、ポリペプチドとNLO化合物の混合物を、両者
の融点以上の温度に加熱して溶融し、十分に練ることに
よって均一とした後、プレス成形あるいは押し出し成形
などの方法でフィルム状、シート状または薄膜状に成形
する方法を採用することもできる。
Next, an example of the method for producing the nonlinear optical material of the present invention will be given. First, the polypeptide and N
In order to mix the LO compound uniformly, the non-linear optical material of the present invention can be obtained by dissolving and mixing the polymer and the compound using both common solvents and then evaporating the solvent. Further, the non-linear optical material of the present invention is a sheet,
When used as a film or thin film optical element,
For example, a mixture of a polypeptide and an NLO compound is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of both to be melted and sufficiently kneaded to homogenize the mixture, followed by press molding or extrusion molding to form a film, sheet or thin film. It is also possible to adopt a method of forming into a shape.

【0034】また、使用するポリペプチドがリオトロピ
ックコレステリック液晶性を示すときは、ポリペプチド
とNLO化合物を含む溶液を1日〜10日かけて十分に
熟成し、その後徐々に溶媒を蒸発させることによってコ
レステリック液晶構造を固定化し、同時にNLO化合物
も配向させて高いSHG活性を有する非線形光学材料と
するこができる。また、サーモトロピックコレステリッ
ク液晶性を示すポリペプチドを使用して、さらに完全な
非対称配向構造を発現させた後固定化し、さらに高いS
HG活性を示す非線形光学材料を得ることもできる。
When the polypeptide to be used exhibits lyotropic cholesteric liquid crystallinity, a solution containing the polypeptide and the NLO compound is sufficiently aged for 1 to 10 days, and then the solvent is gradually evaporated to cholesteric cholesteric liquid crystal. By fixing the liquid crystal structure and simultaneously orienting the NLO compound, a nonlinear optical material having high SHG activity can be obtained. In addition, a polypeptide exhibiting thermotropic cholesteric liquid crystallinity is used to develop a more complete asymmetric alignment structure, which is then immobilized, resulting in a higher S
It is also possible to obtain a nonlinear optical material that exhibits HG activity.

【0035】このようにホストポリマーの有する配向力
のみによって、電場などの外力の助けを借りずに、NL
O化合物を非対称に配向させて大きな非線形光学定数を
有する非線形光学材料を製造できることは、本発明の大
きな特徴の一つである。もちろん、電場の力を利用する
ことによっても、上と同様に十分な非対称配向構造を実
現することができる。例えば、ポリペプチドとNLO化
合物とから成る組成物を、2枚の透明電極間に挟んで加
熱し、融点以上あるいは液晶転移点以上の温度に保持し
た状態で電場を印加することによって、ポリマーおよび
NLO化合物を非対称に配向させた後、この温度から冷
却することによって非対称配向構造が固定化された非線
形光学材料を得ることもできる。
As described above, only the orientational force possessed by the host polymer is used, without the aid of an external force such as an electric field.
It is one of the major characteristics of the present invention that an O compound can be asymmetrically oriented to produce a nonlinear optical material having a large nonlinear optical constant. Of course, by utilizing the force of the electric field, it is possible to realize a sufficiently asymmetrically oriented structure as described above. For example, a composition comprising a polypeptide and an NLO compound is sandwiched between two transparent electrodes and heated, and an electric field is applied while being maintained at a temperature equal to or higher than the melting point or the liquid crystal transition point, whereby the polymer and NLO compound are applied. It is also possible to obtain a non-linear optical material having an asymmetrically oriented structure fixed by cooling the compound after asymmetrically orienting it.

【0036】本発明の非線形光学材料は、電場印加を行
なわずに作製したものでも、電場を印加することによっ
て作製したものでも、そのSHG活性は経時劣化せずに
極めて安定であり、温度、湿度、空気中の酸素などの環
境条件の変化に対しても安定である。このようなSHG
活性の安定性は、実用上の大きな長所である。
The non-linear optical material of the present invention, whether produced without applying an electric field or produced by applying an electric field, has an extremely stable SHG activity without deterioration over time, and has an excellent temperature and humidity. It is also stable against changes in environmental conditions such as oxygen in the air. Such SHG
The stability of activity is a great practical advantage.

【0037】以上述べて来たところから明らかな通り、
本発明の非線形光学材料は、大きな非線形光学定数を有
し、SHG活性が高いだけでなく、その性能が環境条件
の変化によって経時的に劣化することない。従って、本
発明の非線形光学材料は、レーザー光の波長変換、光変
調、光スイッチングあるいは光コンピュータ等の各種光
エレクトロニクスに、広く使用することができる。
As is clear from the above description,
The nonlinear optical material of the present invention has a large nonlinear optical constant, high SHG activity, and its performance does not deteriorate with time due to changes in environmental conditions. Therefore, the nonlinear optical material of the present invention can be widely used for wavelength conversion of laser light, optical modulation, optical switching, or various optical electronics such as an optical computer.

【0038】[0038]

【実施例】以下に実施例により本発明の非線形光学材料
について説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。
EXAMPLES The non-linear optical material of the present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0039】実施例1 NCA法により合成した重合度1,050 ポリ(γ−メチル
L−グルタメート)40wt%と、p−ニトロアニリン
60wt%の混合物を、1,2−ジクロロエタン中に溶解
し均一溶液とした。次に、この溶液から溶媒を徐々に蒸
発させて厚さ1mmのキャストフィルムを調製し、室温で
1日乾燥させてSHG測定試料とした。この試料にNd3+
/YAGレーザー光(λ=1.06μm)を照射したところ、λ
=0.53μmのSHGの発生が観測され、その強度は標準
物質として用いた尿素のSHG強度の148倍であっ
た。
Example 1 A mixture of 40 wt% of poly (γ-methyl L-glutamate) having a polymerization degree of 1,050 synthesized by the NCA method and 60 wt% of p-nitroaniline was dissolved in 1,2-dichloroethane to obtain a uniform solution. .. Next, the solvent was gradually evaporated from this solution to prepare a cast film having a thickness of 1 mm, which was dried at room temperature for 1 day to obtain a SHG measurement sample. Nd 3+ in this sample
/ YAG laser light (λ = 1.06 μm) was emitted,
The generation of SHG of 0.53 μm was observed, and the intensity thereof was 148 times the SHG intensity of urea used as a standard substance.

【0040】実施例2 NCA法により合成した重合度340 ポリ(γ−ドデシル
L−グルタメート)30wt%と、p−ニトロアニリン
70wt%の混合物を加熱溶融し、厚さ1mmのシートに押
出し成形し、SHG測定試料とした。この試料にNd3+/Y
AGレーザー光(λ=1.06μm)を照射したところ、λ=
0.53μmのSHGの発生が観測され、その強度は標準物
質として用いた尿素の39倍であった。
Example 2 A mixture of 30 wt% of poly (γ-dodecyl L-glutamate) having a degree of polymerization of 340 synthesized by the NCA method and 70 wt% of p-nitroaniline was melted by heating and extruded into a sheet having a thickness of 1 mm. It was used as an SHG measurement sample. Nd 3+ / Y for this sample
When irradiated with AG laser light (λ = 1.06 μm), λ =
Generation of SHG of 0.53 μm was observed, and the intensity thereof was 39 times that of urea used as a standard substance.

【0041】実施例3〜6 表1に示す各種グルタミン酸エステル系ポリペプチドと
NLO化合物を使用した以外は、実施例1と同様にして
SHG測定試料を調製し、それぞれにNd3+/YAGレーザー
光(λ=1.06μm)を照射したとき、発生するSHGの
強度を調べた。結果を表1に示す。
Examples 3 to 6 SHG measurement samples were prepared in the same manner as in Example 1 except that the various glutamic acid ester polypeptides and NLO compounds shown in Table 1 were used, and Nd 3+ / YAG laser light was prepared for each sample. The intensity of SHG generated upon irradiation with (λ = 1.06 μm) was examined. The results are shown in Table 1.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】比較例1 ポリメチルメタクリレートを80wt%、p−ニトロアニ
リンを20wt%の割合で含むベンゼン溶液より、溶媒を
徐々に蒸発させて厚さ1mmのキャストフィルムを調製し
た。このフィルムを室温で1晩真空乾燥させてSHG測
定用試料とした。この試料にNd3+/YAGレーザー光(λ=
1.06μm)を照射したが、SHGはまったく発生しなか
った。
Comparative Example 1 A cast film having a thickness of 1 mm was prepared by gradually evaporating the solvent from a benzene solution containing 80 wt% of polymethylmethacrylate and 20 wt% of p-nitroaniline. This film was vacuum dried overnight at room temperature to prepare a sample for SHG measurement. Nd 3+ / YAG laser light (λ =
1.06 μm), but SHG did not occur at all.

【0044】比較例2 分子量2万のポリエチレンオキサイドを80wt%、p−
ニトロアニリンを20wt%の割合で含むベンゼン溶液よ
り、比較例1と同様にしてSHG測定用試料を調製し
た。この試料に同様にしてNd3+/YAGレーザー光(λ=1.
06μm)を照射したところ、標準物質である尿素の2.1
倍という弱いSHGしか観測されなかった。
Comparative Example 2 80 wt% of polyethylene oxide having a molecular weight of 20,000, p-
A sample for SHG measurement was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 from a benzene solution containing 20 wt% of nitroaniline. Nd 3+ / YAG laser light (λ = 1.
(6 μm), the standard substance of urea 2.1
Only twice as weak SHG was observed.

【0045】実施例7〜11 NCA法により合成した各種アスパラギン酸エステル系
ポリペプチドを用いて、NLO化合物を用いた以外は、
実施例1と同様にして試料を調製し、Nd3+/YAGレーザー
光(1.06μm)を照射したとき発生するSHGの強度を
調べた。結果を表1に示す。
Examples 7 to 11 Various aspartic acid ester-based polypeptides synthesized by the NCA method were used, except that NLO compounds were used.
A sample was prepared in the same manner as in Example 1, and the intensity of SHG generated when irradiated with Nd 3+ / YAG laser light (1.06 μm) was examined. The results are shown in Table 1.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明の非線形光学材料は、大きな非線
形感受率を有すると共に、高いSHG活性を示し、しか
も、その性能が極めて安定している。これらのすぐれた
性質を利用して、本発明の非線形光学材料は、レーザー
光の波長変換、光変調、光スイッチングあるいは光コン
ピュータなどの光エレクトロニクス分野における各種デ
バイスに好適に利用することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The nonlinear optical material of the present invention has a large nonlinear susceptibility, exhibits a high SHG activity, and has extremely stable performance. Utilizing these excellent properties, the nonlinear optical material of the present invention can be suitably used for various devices in the field of optoelectronics such as wavelength conversion of laser light, optical modulation, optical switching, and optical computers.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 ポリペプチドと非線形光学応答を示す化
合物との混合物からなる非線形光学材料において、該ポ
リペプチドがコレステリック液晶性を示すものであり、
非線形光学応答を示す化合物の2次の非線形分子感受率
が10-30 esu 以上であり、かつ該混合物が10重量%
以上50重量%未満の前記ポリペプチドと、50重量%
を越え90重量%以下である非線形光学応答を示す化合
物とで構成されることを特徴とする非線形光学材料。
Claim: What is claimed is: 1. A nonlinear optical material comprising a mixture of a polypeptide and a compound exhibiting a nonlinear optical response, wherein the polypeptide exhibits cholesteric liquid crystallinity,
The second-order nonlinear molecular susceptibility of the compound exhibiting a nonlinear optical response is 10 -30 esu or more, and the mixture contains 10% by weight.
50% by weight or more and less than 50% by weight of the polypeptide
And a compound exhibiting a non-linear optical response of more than 90% by weight.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05198717A (en) * 1992-01-21 1993-08-06 Oki Electric Ind Co Ltd Apparatus and method for forming lead of ic
JPH068519U (en) * 1992-05-13 1994-02-04 鐘淵化学工業株式会社 Solar-powered building

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