JPH0572583A - 低屈折率光非線形高分子材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 石英製光ファイバ又は導波路と屈折率整合す
る低屈折率光非線形高分子材料を提供する。 【構成】 非線形光学効果を有する有機物質が主鎖に結
合してなる光非線形高分子材料において、高分子鎖を構
成する構造単位中にフッ素を含有する低屈折率光非線形
高分子材料。高分子鎖の基本構造としては、フッ素化し
た、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエステル、ポリア
ミド、ポリカーボネートが有効で、光非線形性を担う部
分の例には、ポリアゾ型のπ共役系、ビスイミン系の色
素がある。 【効果】 １０^-12 〜１０^-14 秒で非線形屈折率効果を
完了し、高い光入射率、小さい吸収損失を確保でき、安
価な原料費と高分子微細技術を利用して経済的に導波路
を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速光スイッチング・
光双安定・光ゲーティングなどの光非線形素子機能を有
し、かつ、将来の石英系光信号処理システムへの適用が
可能な低屈折率光非線系高分子材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】昨今、系外からの入力光に対して高速か
つ大きな非線形屈折率変化をもたらす物質が、将来の高
速光信号処理を支える材料として注目を浴びている。中
でも有機光非線形材料は、オプティカルダメージを受け
にくく、薄膜化・パターン化などの加工性に富み、更に
数十フェムト秒のスイッチング速度を有することから、
高速光非線形素子用材料として大きな期待が寄せられて
いる。有機材料を用いて光非線形素子を構成するために
は、導波路化が最も有効な手段である。特に、低パワー
の半導体レーザで動作させるために、光の閉じ込め効果
の大きなチャネル型導波路とすることが望ましい。チャ
ネル型導波路の作製にあたっては、コアとクラッドの精
密な屈折率制御が重要である。一般に屈折率が１．５５
から２．０までの範囲にある有機光非線形材料をコアと
して使用する場合、有機光非線形材料コアの屈折率より
も小さくかつ任意の屈折率のクラッド材を選択すること
は容易ではなかった。特に２．０以下付近では、クラッ
ド材の選択は困難であった。有機光非線形コアよりも小
さくかつ任意の屈折率を有するクラッドを作製する方法
としては、従来からフォトブリーチングが検討されてい
る。フォトブリーチングとは、有機光非線形材料のスラ
ブ型導波路において、コアとして使用する部分以外への
紫外線照射により当該部分の屈折率を低下させてクラッ
ド化することによって、コア−クラッド構造をつくる方
法である。この方法を用いると屈折率の微妙な調整が比
較的容易にできるため、チャネル導波路のシングルモー
ド化にも有用であると考えられている。ただし、フォト
ブリーチングを受けた部分は、色素の分解や高分子鎖の
切断による強度の低下や、表面の平坦性の低下などの問
題を有しているため、導波路の安定性や光導波特性の上
で心配がある。一方、有機光非線形材料を石英ガラス導
波路や石英ガラス光ファイバの光非線形クラッドとして
使用する場合は、屈折率の大幅な低減が必要である。し
かし、大きな光非線形性を有しかつ石英ガラス並の低屈
折率（１．４６前後）をもつ材料は、いまだ開発されて
いない。有機光非線形材料の低屈折率化という課題は、
単に有機材料を光非線形クラッドとして使用する時にの
み重要なわけではない。有機光非線形素子の光信号伝送
システムへの適用性を考えた場合、以下の２つの理由に
より、有機光非線形材料の低屈折率化を推進しなければ
ならない。１つは、石英ガラス光ファイバあるいは石英
ガラス導波路と有機光非線形材料との屈折率整合性であ
る。すなわち、有機光非線形材料と石英ガラス光ファイ
バあるいは石英ガラス導波路との屈折率差が現状のまま
の大きさ（０．１程度あるいはそれ以上）であれば両者
の間で整合は得られず、有機光非線形素子のシステムへ
の導入は困難となる。もう１つは、ますますシングルモ
ード化の傾向を強めるシステムに対応した有機光非線形
導波路のシングルモード化である。有機光非線形材料の
屈折率は、石英ガラスはもとより他の有機材料に比較し
ても大きすぎるため、シングルモード化を実現するため
には、是非とも有機光非線形材料自体の低屈折率化が必
要である。以上の点に関し、従来検討されていた光非線
形色素分散メチルメタクリレート重合体、アゾ色素を結
合したポリウレタン、スチルベン系光非線系材料を結合
したメタクリレート重合体、光非線系性色素を結合した
スチレン重合体、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、
フタロシアニン、ポリアルキルチオフェンなど２次ある
いは３次の光非線形性を有する材料は、薄膜化・導波路
化の検討が行われてはいたものの、コア−クラッド構造
を有するチャネル導波路化あるいはそのシングルモード
化のための屈折率の任意制御法は十分には開発されてい
なかった。また、石英ガラス光ファイバあるいは石英ガ
ラス導波路との屈折率整合性についての材料的な検討は
全くなされていなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上に詳しく説明した
ように、有機光非線形材料を将来の光信号処理システム
に適応した形で光非線形導波路化するためには、以下の
２つの課題を解決しなければならない。２つの課題と
は、すなわち、チャネル型導波路化あるいはそのシング
ルモード化を容易にする精密な屈折率制御、及び低損失
な石英光ファイバあるいは石英ガラス導波路との屈折率
整合の実現である。本発明は、これらの課題を材料の低
屈折率化という立場から根本的に解決しようとするもの
であって、その目的は低屈折率非線形高分子材料を提供
することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明は低屈折率光非線形高分子材料に関する発明であっ
て、非線形光学効果を有する有機物質が主鎖に接合して
なる光非線形高分子材料において、高分子鎖を構成する
構造単位中にフッ素を含有することを特徴とする。

【０００５】本発明は、有機光非線形材料を将来の光信
号処理システムに適用した形で光非線形導波路化するた
めに、上記した手段によって、低屈折率化を実現しよう
とするものである。

【０００６】本発明の低屈折率光非線形高分子材料の基
本構造としては、フッ素化ポリウレタンあるいはフッ素
化ポリイミドあるいはフッ素化ポリエステルあるいはフ
ッ素化ポリアミドあるいはフッ素化ポリカーボネートが
有効である。なぜなら、ウレタン接合・イミド結合・エ
ステル結合・アミド結合により、非線形光学効果を有す
る有機物質部位とフッ素含有部位を交互に結合させるこ
とによって、容易に光非線形高分子材料のフッ素化を実
現できるからである。更に、屈折率を下げる必要が生じ
た場合にも、非線形光学効果の若干の低下は免れない
が、非線形光学効果を有する有機物質の一部をフッ素含
有率の高い物質で置き換えることによって対処すること
ができる。また、逆に、炭化水素系光非線形高分子材料
とフッ化炭素系光非線形高分子材料のコポリマーを作製
すれば、その分率によって屈折率を任意に制御すること
ができる。

【０００７】以下に、ポリウレタン構造の材料を例にし
て、より具体的に説明する。下記一般式（化１）は、本
発明の一部であるポリウレタン型の低屈折率光非線形高
分子材料を示すものである。下記一般式（化２）は、光
非線形性の若干の減少と引き換えに、屈折率を更に低く
するように設計された共重合ポリウレタン型の低屈折率
光非線形高分子材料を示すものである。

【０００８】

【化１】

【０００９】

【化２】

【００１０】式（化１）における〔Ａ〕は、主に光非線
形性（非線形屈折率効果）を担う部分であり、例えば、
ジスアゾあるいはトリスアゾあるいはテトラキスアゾあ
るいはペンタキスアゾ型のπ型共役系、あるいは、テレ
フタルビスアニリンのようなビスイミン系の色素に由来
する。なお、これらの色素は、分子両末端に電子供与性
置換基を有することを特徴とし、その電子供与性置換基
中には、後述するイソシアン酸化合物との重付加反応を
行うために必須な水酸基を有している。これら色素とし
ては、４，４′−ビス〔｛ｐ−（Ｎ−エチル−Ｎ−２−
ヒドロキシエチル）アミノ−ｏ−メチルフェニル｝ア
ゾ〕−３，３′−ジメトキシビフェニル（ジスアゾ色
素）、４，４′−ビス〔｛ｐ−（Ｎ−エチル−Ｎ−２−
ヒドロキシエチル）アミノ−ｏ−メチルフェニル｝ア
ゾ〕−アゾベンゼン（トリスアゾ色素）、４，４′−ビ
ス〔４−｛（ｐ−＜Ｎ−エチル−Ｎ−２−ヒドロキシエ
チル＞アミノ−ｏ−メチルフェニル）アゾ｝−２−メチ
ルフェニルアゾ〕−３，３′−ジメトキシビフェニル
（テトラキスアゾ色素）、４，４′−ビス〔４−｛（ｐ
−＜Ｎ−エチル−Ｎ−２−ヒドロキシエチル＞アミノ−
ｏ−メチルフェニル）アゾ｝−２−メチルフェニルア
ゾ〕−アゾベンゼン（ペンタキスアゾ色素）、２，５−
ジクロロ−テレフタル−ビス〔４−（Ｎ−エチル−Ｎ−
２−ヒドロキシエチル）アミノアニリン〕（ビスイミン
色素）を挙げることができる。

【００１１】一方、〔Ｂ〕の部分は、フッ素を高分率で
含有するジイソシアン酸化合物に由来する。ジイソシア
ン酸化合物としては、２，２，３，３，４，４，５，５
−オクタフルオロ−１，６−ジイソシアナトヘキサンあ
るいは２，２−ビス（４−イソシアナトフェニル）ヘキ
サフルオロプロパンなどを挙げることができる。

【００１２】式（化２）における〔Ｃ〕は、フッ素含有
率の高いジオール化合物に由来する。代表的なフッ素含
有ジオールとしては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフ
ェニル）ヘキサフルオロプロパン（略称：ビスフェノー
ルＡＦ）あるいは１，４−ビス（２−ヒドロキシヘキサ
フルオロイソプロピル）ベンゼンなどを挙げることがで
きる。

【００１３】また、ポリイミド型の低屈折率光非線形高
分子材料については、分子両端にアミノ基を有する光非
線形性色素と、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシル
フェニル）ヘキサフルオロプロパン二無水物などのフッ
素含有率の高い化合物とを重縮合することによって製造
することができる。同様に、ポリエステルあるいはポリ
アミド型の低屈折率光非線形高分子材料は、それぞれ、
水酸基あるいはアミノ基を有する光非線形性色素と、
２，２−ビス（４−カルボキシルフェニル）ヘキサフル
オロプロパン（当該化合物の二酸クロライド化合物ある
いはジシクロヘキシルカルボジイミド存在下）などのフ
ッ素含有率の高い化合物との重縮合によって製造するこ
とができる。

【００１４】ポリカーボネート型の低屈折率光非線形高
分子材料については、分子両端に水酸基を有する光非線
形性色素と、ビスフェノールＡＦのような分子両端に水
酸基を有するフッ素含有率の高い化合物との１：１混合
物に、２当量分のホスゲンを反応させることによって製
造することができる。

【００１５】更に、本発明の低屈折率光非線形高分子材
料は、通常の高分子膜作製に適用されるスピンコート法
により、容易にμｍオーダーの非晶質性の均一透明膜を
作製することができる。

【００１６】本発明の低屈折率光非線形高分子材料は、
光の導波損失を最小限にするため、石英導波路上への装
荷・石英光ファイバカップラ間の近接部位・導波路型光
カップラ間の近接部位に充てんして用いる。また、低屈
折率光非線形高分子材料が極めて低損失である場合に
は、微細加工技術を利用して高分子導波路を形成し、そ
れ自体をコアとして使用することもできる。屈折率の高
い従来材料では、たとえ導波損失が低くても、膜厚が数
千オングストローム以下でなければＴＥの０次モードの
みを伝搬することができないが、本発明の低屈折率光非
線形高分子材料は、基板に用いる石英ガラスとの屈折率
差を非常に小さくできるため、膜が厚くともＴＥの０次
モードのみを伝搬することが可能になる。膜が厚くても
良い分、入射効率を向上でき、入力光強度に対する出力
光強度を２桁以上向上させることが可能である。

【００１７】

【実施例】以下実施例に基づいて本発明の低屈折率光非
線形高分子材料とその光学特性について詳細に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

【００１８】本発明の低屈折率光非線形高分子材料の３
次の光非線形性は、第３高調波発生（ＴＨＧ）メーカフ
リンジ法によって測定したχ⁽³⁾ 値によって評価した。
また、屈折率は、エリプソメトリーを用いて評価した。
測定には約０．１μｍのスピンコート膜を用い、測定波
長域は可視光域から１．６μｍとした。更に、本材料の
導波損失値は、プリズム・カップリング法、すなわち、
１μｍ前後の厚さの膜を製作し、材料自体の吸収端波長
よりも長波長のレーザ光をプリズム結合により結合さ
せ、散乱光強度の導波長依存性のビデオ観測によって導
波損失を評価する方法、若しくは、カット・バック法、
すなわち、導波路端面からレーザ光を直接入射して出力
光を測定した後、導波路を短くカットして出力光を再度
測定し、出力光強度と導波路長さの関係から導波損失を
評価する方法により求めた。

【００１９】実施例１ ４，４′−ジアミノアゾベンゼンを塩酸水（塩酸１：水
５）に溶解した。これに０℃で、２倍強当量の亜硝酸ナ
トリウム水溶液を加えた。５分後、２倍モルのＮ−エチ
ル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−ｍ−トルイジンの
酢酸溶液を注いだ。反応液温度を徐々に室温に戻しなが
ら一夜反応させた。中和後多量の食塩水に注ぎ、析出し
た固体を回収した。カラムクロマトグラフィー（担体：
ドライシリカゲル、溶媒：塩化メチレン及び酢酸エチ
ル）により、黄色及び赤色の不純物を除去し、紫色の目
的物：４，４′−ビス〔（ｐ−＜Ｎ−エチル−Ｎ−２−
ヒドロキシエチル＞アミノ−ｏ−メチルフェニル）ア
ゾ〕−アゾベンゼンを得た（収量：３０％）。等モルの
４，４′−ビス〔（ｐ−＜Ｎ−エチル−Ｎ−ヒドロキシ
エチル＞アミノ−ｏ−メチルフェニル）アゾ〕−アゾベ
ンゼンと２，２，３，３，４，４，５，５−オクタフル
オロ−１，６−ジイソシアナトヘキサンをジメチルアセ
トアミドに溶かし、触媒としてジラウリン酸ジ−ｎ−ブ
チルすずを加え、９０℃で３時間、反応させた。冷却
後、反応液を多量の食塩水に注ぎ、目的のフッ素化光非
線形ポリウレタン材料を得た。これを再度、再沈精製し
た後、ジメチルホルムアミド溶液とし、石英基板上にス
ピンコート膜を作製した。厚さ２６０Åのフッ素化ポリ
ウレタンフィルムの３光子共鳴χ⁽³⁾ は０．９×１０
^-10 ｅｓｕであった。また、吸収端波長よりも長波長側
での導波損失は、１ｄＢ／ｃｍ以下であった。１．５μ
ｍ帯の屈折率は、１．４６付近であった。この例で得ら
れたポリウレタン型高分子の吸収スペクトルとχ⁽³⁾ ス
ペクトルの関係を図１に示す。吸収スペクトルについて
は横軸は波長（ｎｍ）、縦軸は吸光度であり、χ⁽³⁾ ス
ペクトルについては横軸は基本波波長（μｍ）、縦軸は
χ⁽³⁾ ×１０^-10 ｅｓｕ値である。 なお、この例にお
ける高分子の化学式は下記の式（化３）で表されるとお
りである。

【００２０】

【化３】

【００２１】実施例２ ４，４′−ビス〔（ｐ−＜Ｎ−エチル−Ｎ−２−ヒドロ
キシエチル＞アミノ−ｏ−メチルフェニル）アゾ〕−ア
ゾベンゼンと２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）
ヘキサフルオロプロパン（ビスフェノールＡＦ）と２，
２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−１，６
−ジイソシアナトヘキサンを３：２：５で、ジメチルホ
ルムアミドに溶かし、触媒としてジラウリン酸ジ−ｎ−
ブチルすずを加え、９０℃で３時間、反応させた。冷却
後、反応液を多量の食塩水に注ぎ、フッ素化度を上げた
光非線形ポリウレタン材料を得た。これを再度、再沈精
製した後、ジメチルアセトアミド溶液とし、石英基板上
にスピンコート膜を作製した。厚さ２８０Åのフッ素化
ポリウレタンフィルムの３光子共鳴χ⁽³⁾ は０．７５×
１０^-10 ｅｓｕであった。また、吸収端波長よりも長波
長側での導波損失は、１ｄＢ／ｃｍ以下であった。１．
５μｍ帯の屈折率は、１．４６付近となった。

【００２２】実施例３ ４，４′−ビス〔（ｐ−＜Ｎ−エチル−Ｎ−２−ヒドロ
キシエチル＞アミノ−ｏ−メチルフェニル）アゾ〕−ア
ゾベンゼンと２，２−ビス（４−イソシアナトフェニ
ル）ヘキサフルオロプロパンとの重付加反応よりフッ素
化ポリウレタンを得た。厚さ２５０Åのこのフッ素化ポ
リウレタンフィルムの３光子共鳴χ⁽³⁾ は、１．０×１
０^-10 ｅｓｕであった。また、吸収端波長よりも長波長
側での導波損失は、１ｄＢ／ｃｍ以下であった。１．５
μｍ帯の屈折率は、１．４６付近となった。

【００２３】実施例４ ４，４′−ビス〔（ｐ−＜Ｎ−エチル−Ｎ−２−ヒドロ
キシエチル＞アミノ−ｏ−メチルフェニル）アゾ〕−
３，３′−ジメトキシビフェニルと２，２，３，３，
４，４，５，５−オクタフルオロ−１，６−ジイソシア
ナトヘキサンとの重付加反応よりフッ素化ポリウレタン
を得た。厚さ４６０Åのこのポリウレタンフィルムの３
光子共鳴χ⁽³⁾ は、０．４×１０^-10 ｅｓｕであった。
また、吸収端波長よりも長波長側での導波損失は、１ｄ
Ｂ／ｃｍ以下であった。１．５μｍ帯の屈折率は、１．
４６付近となった。

【００２４】実施例５ ４，４′−ビス〔４−｛（ｐ−＜Ｎ−エチル−Ｎ−２−
ヒドロキシエチル＞アミノ−ｏ−メチルフェニル）ア
ゾ｝−２−メチルフェニルアゾ〕−３，３′−ジメトキ
シビフェニルと２，２，３，３，４，４，５，５−オク
タフルオロ−１，６−ジイソシアナトヘキサンとの重付
加反応よりフッ素化ポリウレタンを得た。厚さ２１０Å
のこのフッ素化ポリウレタンフィルムの３光子共鳴χ
⁽³⁾ は、２．５×１０^-10 ｅｓｕであった。また、吸収
端波長よりも長波長側での導波損失は、１ｄＢ／ｃｍ以
下であった。１．５μｍ帯の屈折率は、１．４６付近と
なった。

【００２５】実施例６ ４，４′−ビス〔４−｛（ｐ−＜Ｎ−エチル−Ｎ−２−
ヒドロキシエチル＞アミノ−ｏ−メチルフェニル）ア
ゾ｝−２−メチルフェニルアゾ〕−アゾベンゼンと２，
２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−１，６
−ジイソシアナトヘキサンとの重付加反応よりフッ素化
ポリウレタンを得た。厚さ１６０Åのこのフッ素化ポリ
ウレタンフィルムの３光子共鳴χ⁽³⁾ は、３．０×１０
^-10 ｅｓｕであった。また、吸収端波長よりも長波長側
での導波損失は、１ｄＢ／ｃｍ以下であった。１．５μ
ｍ帯の屈折率は、１．４６付近となった。

【００２６】実施例７ 等モルの４，４′−ビス〔（ｐ−＜Ｎ−β−アミノエチ
ル＞アミノフェニル）アゾ〕−アゾベンゼンと２，２−
ビス（３，４−ジカルボキシルフェニル）ヘキサフルオ
ロプロパン二無水物とを無水ジメチルアセトアミド中で
室温下３時間反応させた。反応溶液を石英基板にスピン
コートし、この膜を１８０℃で３０分続いて２６０℃で
３０分加熱脱水することにより、ポリイミド膜を得た。
厚さ２２０Åのこのフッ素化ポリイミド膜の３光子共鳴
χ⁽³⁾ は０．３×１０^-10 ｅｓｕであった。また、吸収
端波長よりも長波長側での導波損失は、１ｄＢ／ｃｍ以
下であった。１．５μｍ帯の屈折率は、１．４６付近で
あった。

【００２７】実施例８ ４，４′−ビス〔（ｐ−＜Ｎ−エチル−Ｎ−アミノエチ
ル＞アミノ−ｏ−メチルフェニル）アゾ〕−アゾベンゼ
ンと２，２−ビス（３，４−ジカルボキシルフェニル）
ヘキサフルオロプロパン二無水物とを無水ジメチルアセ
トアミド中で室温下３時間反応させた。反応溶液を石英
基板にスピンコートし、この膜を１８０℃で３０分続い
て２６０℃で３０分加熱脱水することにより、ポリイミ
ド膜を得た。厚さ２００Åのこのフッ素化ポリイミド膜
の３光子共鳴χ⁽³⁾ は１．０×１０^-10 ｅｓｕであっ
た。また、吸収端波長よりも長波長側での導波損失は、
１ｄＢ／ｃｍ以下であった。１．５μｍ帯の屈折率は、
１．４６付近であった。

【００２８】実施例９ 等量の４，４′−ビス〔（ｐ−＜Ｎ−エチル−Ｎ−２−
ヒドロキシエチル＞アミノ−ｏ−メチルフェニル）ア
ゾ〕−アゾベンゼン、２，２−ビス（４−カルボキシル
フェニル）ヘキサフルオロプロパン、ジシクロヘキシル
カルボジイミドを無水ジメチルアセトアミドに溶かし
た。これを室温で５分間かくはんした後、０．４当量の
ジメチルアミノピリジンを加え、室温で一夜反応させ
た。反応液を多量のメタノールに注ぎ析出物をろ取し
た。目的のフッ素化ポリエステルはゲルクロマトグラフ
ィにより精製した。厚さ２２０Åのポリエステルフィル
ムの３光子共鳴χ⁽³⁾ は０．９×１０^-10 ｅｓｕの値を
得た。また、吸収端波長よりも長波長側での導波損失
は、１ｄＢ／ｃｍ以下であった。１．５μｍ帯の屈折率
は、１．４６付近であった。

【００２９】実施例１０ ２，５−ジクロロ−テレフタル−ビス〔４−（Ｎ−ブチ
ル−Ｎ−４−ヒドロキシブチル）アミノアニリン〕と
２，２−ビス（４−カルボキシルフェニル）ヘキサフル
オロプロパンの二酸クロライド化合物とを、テトラヒド
ロフラン中、トリエチルアミン存在下に反応させた。反
応液を多量の水に注ぎ、析出物を回収し、再沈により精
製した。更に、ゲルクロマトグラフィにより高分子量の
フッ素化ポリエステルを単離した。厚さ２８０Åのポリ
エステルフィルムの３光子共鳴χ⁽³⁾ は０．７×１０
^-10 ｅｓｕの値を得た。また、吸収端波長よりも長波長
側での導波損失は、１ｄＢ／ｃｍ以下であった。１．５
μｍ帯の屈折率は、１．４７付近であった。

【００３０】実施例１１ ４，４′−ビス〔（ｐ−＜Ｎ−β−アミノエチル＞アミ
ノフェニル）アゾ〕−アゾベンゼンと２，２−ビス（４
−カルボキシルフェニル）ヘキサフルオロプロパンの二
酸クロライド化合物とを無水ジメチルホルムアミド中、
トリエチルアミン存在下に反応させ、フッ素化ポリアミ
ドを製造した。厚さ２８０Åのフッ素化ポリアミドの３
光子共鳴χ⁽³⁾ は０．３×１０^-10 ｅｓｕの値を得た。
また、吸収端波長よりも長波長側での導波損失は、１ｄ
Ｂ／ｃｍ以下であった。１．５μｍ帯の屈折率は、１．
４７付近であった。

【００３１】実施例１２ ２，５−ジクロロ−テレフタル−ビス〔ｐ−（Ｎ−６′
−アミノヘキシル）アミノアニリン〕と２，２−ビス
（４−カルボキシルフェニル）ヘキサフルオロプロパン
の二酸クロライド化合物とを無水ジメチルホルムアミド
中、トリエチルアミン存在下に反応させ、フッ素化ポリ
アミドを製造した。厚さ２８０Åのフッ素化ポリアミド
の３光子共鳴χ⁽³⁾ は０．５×１０^-10 ｅｓｕの値を得
た。また、吸収端波長よりも長波長側での導波損失は、
１ｄＢ／ｃｍ以下であった。１．５μｍ帯の屈折率は、
１．４７付近であった。

【００３２】実施例１３ ビスフェノールＡＦと２，５−ジクロロ−テレフタル−
ビス〔４−（Ｎ−ブチル−Ｎ−４−ヒドロキシブチル）
アミノアニリン〕の１：１混合物のピリジン溶液に、２
当量のホスゲンガスを導入して、フッ素化ポリカーボネ
ートを製造した。厚さ２２０Åのフッ素化ポリカーボネ
ートフィルムの３光子共鳴χ⁽³⁾は０．７×１０^-10 ｅ
ｓｕの値を得た。また、吸収端波長よりも長波長側での
導波損失は、１ｄＢ／ｃｍ以下であった。１．５μｍ帯
の屈折率は、１．４６付近であった。

【００３３】実施例１４ ４，４′−ビス〔（ｐ−＜Ｎ−エチル−Ｎ−２−ヒドロ
キシエチル＞アミノ−ｏ−メチルフェニル）アゾ〕−ア
ゾベンゼンと１，６−ジイソシアナトヘキサンと２，
２，３，３，４，４，５，５−オクタフルオロ−１，６
−ジイソシアナトヘキサンを２：１：１で、ジメチルホ
ルムアミドに溶かし、触媒としてジラウリン酸ジ−ｎ−
ブチルすずを加え、９０℃で３時間、反応させた。冷却
後、反応液を多量の食塩水に注ぎ、フッ素化度を上げた
光非線形ポリウレタン材料を得た。これを再度、再沈精
製した後、ジメチルアセトアミド溶液とし、石英基板上
にスピンコート膜を作製した。厚さ２８０Åのフッ素化
ポリウレタンフィルムの３光子共鳴χ⁽³⁾ は１．２×１
０^-10 ｅｓｕであった。また、吸収端波長よりも長波長
側での導波損失は、１ｄＢ／ｃｍ以下であった。１．５
μｍ帯の屈折率は、１．５２付近となった。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による低屈
折率光非線形高分子材料は、非線形光学効果が大きく、
石英系導波媒体との整合性に関して屈折率制御が容易な
上、低損失な導波路形成が可能である。したがって、本
発明の低屈折率光非線形高分子材料は、光非線形素子を
構成するための高性能な光導波路材料として、広く用い
ることができる。更に、本発明材料は、石英光ファイ
バ、石英導波路などの石英系導波媒体のみならず、フッ
化物ファイバや、プラスチック光ファイバあるいはプラ
スチック光導波路との屈折率整合性も容易に得られるた
め、これら光導波媒体との組合せによっても優れた特性
の光非線系素子を構成することができる。光非線形導波
路あるいは光非線形素子に本発明材料を用いることの利
点は、これまで詳しく述べてきた石英ファイバや石英導
波路との屈折率の整合性のほかに、１０^-12 〜１０^-14
秒の極めて短い時間内で非線形屈折率効果を完了すると
いう他の材料系では得られない高速性が保証されている
こと、半導体材料に比べて反射率が極めて低いことによ
り高い光入射率を確保でき、しかも吸収による損失が格
段に小さいこと、安価な原料費と高分子微細技術を利用
して経済的に導波路を形成することができること、など
を挙げることができる。本発明の低屈折率光非線形高分
子材料を用いることによって実現しうる光非線形素子あ
るいは装置を具体的に例示するなら、ピコ秒光ゲート素
子や導波路型高速光非線形カップラなどを挙げることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の低屈折率光非線形高分子材料の１つで
ある実施例１で得られるポリウレタン型高分子の吸収ス
ペクトルとχ⁽³⁾ スペクトルの関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非線形光学効果を有する有機物質が主鎖
   に結合してなる光非線形高分子材料において、高分子鎖
   を構成する構造単位中にフッ素を含有することを特徴と
   する低屈折率光非線形高分子材料。