JPH06324369A - ３次の非線形光学材料 - Google Patents
３次の非線形光学材料Info
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- JPH06324369A JPH06324369A JP5019012A JP1901293A JPH06324369A JP H06324369 A JPH06324369 A JP H06324369A JP 5019012 A JP5019012 A JP 5019012A JP 1901293 A JP1901293 A JP 1901293A JP H06324369 A JPH06324369 A JP H06324369A
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- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/35—Non-linear optics
- G02F1/355—Non-linear optics characterised by the materials used
- G02F1/361—Organic materials
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
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- C09B1/16—Amino-anthraquinones
- C09B1/20—Preparation from starting materials already containing the anthracene nucleus
- C09B1/26—Dyes with amino groups substituted by hydrocarbon radicals
- C09B1/28—Dyes with amino groups substituted by hydrocarbon radicals substituted by alkyl, aralkyl or cyclo alkyl groups
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- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大きな３次の非線形感受率と高速応答性とを
両立しうる３次の非線形光学材料を提供する。 【構成】 一般式(1) 〜(4) ： 【化１】 〔式中Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 ，Ｒ5 およびＲ6 は、明
細書に記載のとおり。〕のいずれかで表されるキノン誘
導体からなる。
両立しうる３次の非線形光学材料を提供する。 【構成】 一般式(1) 〜(4) ： 【化１】 〔式中Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 ，Ｒ5 およびＲ6 は、明
細書に記載のとおり。〕のいずれかで表されるキノン誘
導体からなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非線形光学効果を利用
した各種素子の製造に使用される新規な有機非線形光学
材料に関し、より詳細には、３次の非線形光学効果を利
用した超高速光情報処理や光通信分野に利用される各種
素子に好適に用いられる３次の非線形光学材料に関する
ものである。
した各種素子の製造に使用される新規な有機非線形光学
材料に関し、より詳細には、３次の非線形光学効果を利
用した超高速光情報処理や光通信分野に利用される各種
素子に好適に用いられる３次の非線形光学材料に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】非線形光
学効果とは、下記式(i) に示すように、結晶内部にかか
る電場によって誘起される分極Ρが、２次以上の項を有
することによって生じる非線形性に伴って発現する光学
的効果である。 Ρ＝Χ(1) Ε＋Χ(2) Ε・Ε＋Χ(3) Ε・Ε・Ε＋…Χ(n) Εn (i) 〔但し、Χ(n) はｎ次の非線形感受率、Εは電場ベクト
ルを表す。〕そして、非線形光学材料が示す２次の非線
形光学現象としては、第２高調波発生、光整流、光混
合、パラメトリック増幅およびポッケルス効果があり、
３次の非線形光学現象としては、第３高調波発生、光双
安定性、カー効果等がある。
学効果とは、下記式(i) に示すように、結晶内部にかか
る電場によって誘起される分極Ρが、２次以上の項を有
することによって生じる非線形性に伴って発現する光学
的効果である。 Ρ＝Χ(1) Ε＋Χ(2) Ε・Ε＋Χ(3) Ε・Ε・Ε＋…Χ(n) Εn (i) 〔但し、Χ(n) はｎ次の非線形感受率、Εは電場ベクト
ルを表す。〕そして、非線形光学材料が示す２次の非線
形光学現象としては、第２高調波発生、光整流、光混
合、パラメトリック増幅およびポッケルス効果があり、
３次の非線形光学現象としては、第３高調波発生、光双
安定性、カー効果等がある。
【０００３】この３次の非線形光学現象としての光双安
定性を利用すると、高速光スイッチや光双安定素子等の
将来的な光情報処理システムにおける、キーデバイスと
なりうる素子が得られるため、近年、非線形光学材料の
研究開発が盛んに行われている。光双安定性を示す非線
形光学材料としては、多重量子井戸構造を有する半導体
や、CuCl、CdＳ等の半導体の超微粒子を分散させたガラ
ス、π電子共役系を有する有機化合物等が知られている
〔たとえば固体物理〈非線形光学特集号〉，24，(11)，
1989等参照〕。
定性を利用すると、高速光スイッチや光双安定素子等の
将来的な光情報処理システムにおける、キーデバイスと
なりうる素子が得られるため、近年、非線形光学材料の
研究開発が盛んに行われている。光双安定性を示す非線
形光学材料としては、多重量子井戸構造を有する半導体
や、CuCl、CdＳ等の半導体の超微粒子を分散させたガラ
ス、π電子共役系を有する有機化合物等が知られている
〔たとえば固体物理〈非線形光学特集号〉，24，(11)，
1989等参照〕。
【０００４】これら非線形光学材料の中で、多重量子井
戸構造を有する半導体や、半導体の超微粒子を分散させ
たガラスは、光吸収に起因する非線形光学効果を利用し
ているため、応答速度が１０-8〜１０-11 秒と遅く、超
高速情報処理用の素子には利用できない。一方、π電子
共役系を有する有機化合物は、光吸収や分子の再配列に
よる非線形光学効果を利用したものではなく、純粋な電
子分極によるものであるため、応答速度が１０-12 〜１
０-14 秒と速く、超高速光情報処理用の素子に有望な材
料である。
戸構造を有する半導体や、半導体の超微粒子を分散させ
たガラスは、光吸収に起因する非線形光学効果を利用し
ているため、応答速度が１０-8〜１０-11 秒と遅く、超
高速情報処理用の素子には利用できない。一方、π電子
共役系を有する有機化合物は、光吸収や分子の再配列に
よる非線形光学効果を利用したものではなく、純粋な電
子分極によるものであるため、応答速度が１０-12 〜１
０-14 秒と速く、超高速光情報処理用の素子に有望な材
料である。
【０００５】このような３次の非線形光学効果を有する
有機化合物としては、ポリジアセチレン、ポリアセチレ
ン、ポリベンゾチアゾール等の高分子材料、アゾ色素等
の分子内電荷移動構造を有する低分子化合物、あるいは
金属フタロシアニン等の遷移金属錯体等が知られてい
る。ところが、現在報告されているこれらπ電子共役系
を有する有機化合物の、３次の非線形感受率Χ(3) は１
０-9〜１０-11 ｅｓｕと小さいため、形成した素子を動
作させるには強い入力光強度が必要となる。このため、
出力数１０ｍＷ程度の半導体レーザを光源として利用す
ることができず、実用性に欠けるという問題がある。ま
た有機化合物における３次の非線形感受率Χ(3) を大き
くする分子設計指針についても明確でないのが現状であ
る。
有機化合物としては、ポリジアセチレン、ポリアセチレ
ン、ポリベンゾチアゾール等の高分子材料、アゾ色素等
の分子内電荷移動構造を有する低分子化合物、あるいは
金属フタロシアニン等の遷移金属錯体等が知られてい
る。ところが、現在報告されているこれらπ電子共役系
を有する有機化合物の、３次の非線形感受率Χ(3) は１
０-9〜１０-11 ｅｓｕと小さいため、形成した素子を動
作させるには強い入力光強度が必要となる。このため、
出力数１０ｍＷ程度の半導体レーザを光源として利用す
ることができず、実用性に欠けるという問題がある。ま
た有機化合物における３次の非線形感受率Χ(3) を大き
くする分子設計指針についても明確でないのが現状であ
る。
【０００６】本発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
であって、大きな３次の非線形感受率と高速応答性とを
両立しうる３次の非線形光学材料を提供することを目的
としている。
であって、大きな３次の非線形感受率と高速応答性とを
両立しうる３次の非線形光学材料を提供することを目的
としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するため、本発明者らは、π電子共役系を有し本質的
に高速応答性を備えた各種有機化合物について、その３
次の非線形感受率を向上すべく検討を行った。一般に有
機化合物は、分子同士が弱いファンデルワールス力によ
って結合した分子性結晶を形成するため、３次の非線形
光学効果の大きな材料を開発するには、各分子レベルの
分子分極μを表す下記式(ii)中の、３次の分子超分極率
γの大きい分子を見出す必要がある。
決するため、本発明者らは、π電子共役系を有し本質的
に高速応答性を備えた各種有機化合物について、その３
次の非線形感受率を向上すべく検討を行った。一般に有
機化合物は、分子同士が弱いファンデルワールス力によ
って結合した分子性結晶を形成するため、３次の非線形
光学効果の大きな材料を開発するには、各分子レベルの
分子分極μを表す下記式(ii)中の、３次の分子超分極率
γの大きい分子を見出す必要がある。
【０００８】 μ＝αΕ＋βΕ・Ε＋γΕ・Ε・Ε＋… (ii) 〔但し、αは分極率、β，γ…はそれぞれ２次、３次の
分子超分極率、Εは電場ベクトルを表す。〕共役π電子
骨格に電子供与性基と電子吸引性基を置換した分子内電
荷移動構造を有する化合物は、電荷移動構造を持たない
化合物に比べて大きな３次の分子超分極率γを有するこ
とが知られている〔J.L.Oudar et al., J.Chem.Phys.,
66,2664(1977); ibid, 67, 1626(1978)〕。
分子超分極率、Εは電場ベクトルを表す。〕共役π電子
骨格に電子供与性基と電子吸引性基を置換した分子内電
荷移動構造を有する化合物は、電荷移動構造を持たない
化合物に比べて大きな３次の分子超分極率γを有するこ
とが知られている〔J.L.Oudar et al., J.Chem.Phys.,
66,2664(1977); ibid, 67, 1626(1978)〕。
【０００９】そこでこのような分子内電荷移動構造を有
する化合物について鋭意検討を進めた結果、分子内に電
子吸引性基であるカルボニル基を有するナフトキノン骨
格やアントラキノン骨格等のキノン類を用い、その骨格
の各置換位置に置換する置換基を選択することにより、
大きな３次の非線形感受率と高速応答性とを両立しうる
３次の非線形光学材料が得られることを見出し、本発明
を完成するに至った。
する化合物について鋭意検討を進めた結果、分子内に電
子吸引性基であるカルボニル基を有するナフトキノン骨
格やアントラキノン骨格等のキノン類を用い、その骨格
の各置換位置に置換する置換基を選択することにより、
大きな３次の非線形感受率と高速応答性とを両立しうる
３次の非線形光学材料が得られることを見出し、本発明
を完成するに至った。
【００１０】すなわち本発明の３次の非線形光学材料
は、下記一般式(1) 〜(4) ：
は、下記一般式(1) 〜(4) ：
【００１１】
【化２】
【００１２】〔式中Ｒ1 は電子供与性基を示し、Ｒ2 ，
Ｒ3 ，Ｒ4 ，Ｒ5 およびＲ6 は、同一または異なって、
水素原子、または上記電子供与性基を含む有機性置換基
を示す。〕のいずれかで表されるキノン誘導体からなる
ことを特徴とする。また本発明者らの検討によれば、上
記一般式(1) 〜(4) 中の置換基Ｒ1 ，Ｒ2，Ｒ3 ，
Ｒ4 ，Ｒ5 およびＲ6 のうちの少なくとも１つを、分子
内または分子間でカルボニル基の酸素と水素結合を形成
しうる基にすると、結晶中において、各分子が協奏的に
配列され、その結果、たとえば図１に示すようにネット
ワーク構造が形成されて分子内の電荷移動軸が揃い、よ
り大きな非線形光学特性が得られることがわかった。な
お図において−Ｒ−Ｈはカルボニル基の酸素と水素結合
を形成しうる基、…は水素結合を示す。したがって本発
明の他の態様の３次の非線形光学材料は、前記一般式
(1) 〜(4) 中の置換基Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 ，Ｒ5お
よびＲ6 のうちの少なくとも１つが、分子内または分子
間でカルボニル基の酸素と水素結合を形成しうる基であ
ることを特徴とする。
Ｒ3 ，Ｒ4 ，Ｒ5 およびＲ6 は、同一または異なって、
水素原子、または上記電子供与性基を含む有機性置換基
を示す。〕のいずれかで表されるキノン誘導体からなる
ことを特徴とする。また本発明者らの検討によれば、上
記一般式(1) 〜(4) 中の置換基Ｒ1 ，Ｒ2，Ｒ3 ，
Ｒ4 ，Ｒ5 およびＲ6 のうちの少なくとも１つを、分子
内または分子間でカルボニル基の酸素と水素結合を形成
しうる基にすると、結晶中において、各分子が協奏的に
配列され、その結果、たとえば図１に示すようにネット
ワーク構造が形成されて分子内の電荷移動軸が揃い、よ
り大きな非線形光学特性が得られることがわかった。な
お図において−Ｒ−Ｈはカルボニル基の酸素と水素結合
を形成しうる基、…は水素結合を示す。したがって本発
明の他の態様の３次の非線形光学材料は、前記一般式
(1) 〜(4) 中の置換基Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 ，Ｒ5お
よびＲ6 のうちの少なくとも１つが、分子内または分子
間でカルボニル基の酸素と水素結合を形成しうる基であ
ることを特徴とする。
【００１３】さらにまた分子構造の対称性が高いキノン
誘導体は、遷移を許容する励起凖位が少なくなるもの
の、個々の遷移モーメントが大きくなり、やはり大きな
非線形光学特性が得られることが期待される。そこで本
発明者らは、この知見に基づいてさらに検討を行い、前
記一般式(2) で表されるナフトキノン誘導体における各
置換基のうちＲ1 とＲ4 、Ｒ2 とＲ5 、Ｒ3 とＲ6 をそ
れぞれ同一の基とすると、より大きな非線形光学特性が
得られることを見出した。すなわち本発明のさらに他の
態様の３次の非線形光学材料は、上記一般式(2) で表さ
れるキノン誘導体からなり、式中のＲ1 とＲ4 、Ｒ2 と
Ｒ5 、Ｒ3 とＲ6 がそれぞれ同一の基であることを特徴
とする。
誘導体は、遷移を許容する励起凖位が少なくなるもの
の、個々の遷移モーメントが大きくなり、やはり大きな
非線形光学特性が得られることが期待される。そこで本
発明者らは、この知見に基づいてさらに検討を行い、前
記一般式(2) で表されるナフトキノン誘導体における各
置換基のうちＲ1 とＲ4 、Ｒ2 とＲ5 、Ｒ3 とＲ6 をそ
れぞれ同一の基とすると、より大きな非線形光学特性が
得られることを見出した。すなわち本発明のさらに他の
態様の３次の非線形光学材料は、上記一般式(2) で表さ
れるキノン誘導体からなり、式中のＲ1 とＲ4 、Ｒ2 と
Ｒ5 、Ｒ3 とＲ6 がそれぞれ同一の基であることを特徴
とする。
【００１４】以下に本発明を説明する。前記一般式(1)
〜(4) で表されるキノン誘導体の各置換基のうちＲ1 に
相当する電子供与性基としては、たとえばメチル、エチ
ル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、te
rt−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチ
ル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシ
ル、テトラデシル、ペンタデシル等のアルキル基；ヒド
ロキシル基；メチロール、２−ヒドロキシエチル、３−
ヒドロキシプロピル等のヒドロキシアルキル基；メトキ
シ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキ
シ、イソブトキシ、tert−ブトキシ、ペンチルオキシ、
ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ノ
ニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、ドデシ
ルオキシ、トリデシルオキシ、テトラデシルオキシ、ペ
ンタデシルオキシ等のアルコキシル基；メルカプト基；
メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ、ブチルチオ、
ヘキシルチオ、オクチルチオ等のアルキルチオ基；ベン
ジルチオ、フェニルチオ、ｐ−フェニルチオ等の置換基
を有していてもよいアラルキルチオ基またはアリールチ
オ基；アミノ、メチルアミノ、エチルアミノ、プロピル
アミノ、イソプロピルアミノ、ブチルアミノ、ヘキシル
アミノ、ジメチルアミノ、メチルエチルアミノ、ジエチ
ルアミノ、ジプロピルアミノ、ジブチルアミノ等のアル
キル基を有していてもよいアミノ基；ベンジルアミノ、
ベンズヒドリルアミノ、トリチルアミノ等のアラルキル
アミノ基；フェニルアミノ等のアリールアミノ基；フッ
素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子が置換したフ
ェニル基およびこれらの誘導体等があげられる。
〜(4) で表されるキノン誘導体の各置換基のうちＲ1 に
相当する電子供与性基としては、たとえばメチル、エチ
ル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、te
rt−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチ
ル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシ
ル、テトラデシル、ペンタデシル等のアルキル基；ヒド
ロキシル基；メチロール、２−ヒドロキシエチル、３−
ヒドロキシプロピル等のヒドロキシアルキル基；メトキ
シ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキ
シ、イソブトキシ、tert−ブトキシ、ペンチルオキシ、
ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ノ
ニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、ドデシ
ルオキシ、トリデシルオキシ、テトラデシルオキシ、ペ
ンタデシルオキシ等のアルコキシル基；メルカプト基；
メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ、ブチルチオ、
ヘキシルチオ、オクチルチオ等のアルキルチオ基；ベン
ジルチオ、フェニルチオ、ｐ−フェニルチオ等の置換基
を有していてもよいアラルキルチオ基またはアリールチ
オ基；アミノ、メチルアミノ、エチルアミノ、プロピル
アミノ、イソプロピルアミノ、ブチルアミノ、ヘキシル
アミノ、ジメチルアミノ、メチルエチルアミノ、ジエチ
ルアミノ、ジプロピルアミノ、ジブチルアミノ等のアル
キル基を有していてもよいアミノ基；ベンジルアミノ、
ベンズヒドリルアミノ、トリチルアミノ等のアラルキル
アミノ基；フェニルアミノ等のアリールアミノ基；フッ
素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子が置換したフ
ェニル基およびこれらの誘導体等があげられる。
【００１５】またＲ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 ，Ｒ5 およびＲ6 と
しては、上記電子供与性基および水素原子があげられる
他、たとえばホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチ
リル、ペンタノイル、ヘキサノイル、オクタノイル、ベ
ンゾイル等のアシル基；カルバモイル、メチルカルバモ
イル、ジメチルカルバモイル、エチルカルバモイル、プ
ロピルカルバモイル、ヘキシルカルバモイル、ラウリル
カルバモイル、ベンジルカルバモイル、フェニルカルバ
モイル等の置換基を有していてもよいカルバモイル基；
カルボキシ基；アルコキシカルボニル基（メトキシカル
ボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、
ペンチルオキシカルボニル、ヘキシルオキシカルボニル
等）、置換基を有していてもよいアリールオキシカルボ
ニル基（フェノキシルカルボニル、ｐ−ニトロフェニル
オキシカルボニル等）、アラルキルオキシカルボニル基
（ベンジルオキシカルボニル、ベンズヒドリルオキシカ
ルボニル等）などのエステル化されたカルボキシ基；メ
タンスルホニル、エタンスルホニル、プロパンスルホニ
ル、ブタンスルホニル、トリフルオロメタンスルホニ
ル、２，２，２−トリフルオロエタンスルホニル等のハ
ロゲン原子を有していてもよいアルカンスルホニル基；
ホルムアミド、アセトアミド、プロピオンアミド、ブチ
リルアミノ、ヘキサノイルアミノ、ベンゾイルアミノ等
のアシルアミノ基；シアノ基；ニトロ基；ニトロソ基；
スルホ基；アルコキシスルホニル基（メトキシスルホニ
ル、エトキシスルホニル、プロポキシスルホニル、ブト
キシスルホニル、ペンチルオキシスルホニル、ヘキシル
オキシスルホニル、オクチルオキシスルホニル等）、置
換基を有していてもよいフェノキシスルホニル基（フェ
ノキシスルホニル、ｐ−シアノフェノキシスルホニル
等）などのエステル化されたスルホ基；スルファモイ
ル、メチルスルファモイル、エチルスルファモイル、フ
ェニルスルファモイル、ベンジルスルファモイルなどの
置換基を有していてもよいスルファモイル基；チオカル
ボキシ基；テトラメチルアンモニオ、エチルトリメチル
アンモニオ等の第４級アンモニウム基；スルフィノ基；
フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子等の有機
性置換基があげられる。
しては、上記電子供与性基および水素原子があげられる
他、たとえばホルミル、アセチル、プロピオニル、ブチ
リル、ペンタノイル、ヘキサノイル、オクタノイル、ベ
ンゾイル等のアシル基；カルバモイル、メチルカルバモ
イル、ジメチルカルバモイル、エチルカルバモイル、プ
ロピルカルバモイル、ヘキシルカルバモイル、ラウリル
カルバモイル、ベンジルカルバモイル、フェニルカルバ
モイル等の置換基を有していてもよいカルバモイル基；
カルボキシ基；アルコキシカルボニル基（メトキシカル
ボニル、エトキシカルボニル、プロポキシカルボニル、
ペンチルオキシカルボニル、ヘキシルオキシカルボニル
等）、置換基を有していてもよいアリールオキシカルボ
ニル基（フェノキシルカルボニル、ｐ−ニトロフェニル
オキシカルボニル等）、アラルキルオキシカルボニル基
（ベンジルオキシカルボニル、ベンズヒドリルオキシカ
ルボニル等）などのエステル化されたカルボキシ基；メ
タンスルホニル、エタンスルホニル、プロパンスルホニ
ル、ブタンスルホニル、トリフルオロメタンスルホニ
ル、２，２，２−トリフルオロエタンスルホニル等のハ
ロゲン原子を有していてもよいアルカンスルホニル基；
ホルムアミド、アセトアミド、プロピオンアミド、ブチ
リルアミノ、ヘキサノイルアミノ、ベンゾイルアミノ等
のアシルアミノ基；シアノ基；ニトロ基；ニトロソ基；
スルホ基；アルコキシスルホニル基（メトキシスルホニ
ル、エトキシスルホニル、プロポキシスルホニル、ブト
キシスルホニル、ペンチルオキシスルホニル、ヘキシル
オキシスルホニル、オクチルオキシスルホニル等）、置
換基を有していてもよいフェノキシスルホニル基（フェ
ノキシスルホニル、ｐ−シアノフェノキシスルホニル
等）などのエステル化されたスルホ基；スルファモイ
ル、メチルスルファモイル、エチルスルファモイル、フ
ェニルスルファモイル、ベンジルスルファモイルなどの
置換基を有していてもよいスルファモイル基；チオカル
ボキシ基；テトラメチルアンモニオ、エチルトリメチル
アンモニオ等の第４級アンモニウム基；スルフィノ基；
フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子等の有機
性置換基があげられる。
【００１６】また、分子内または分子間でカルボニル基
の酸素と水素結合を形成しうる基としては、たとえば上
記例示の基の中のヒドロキシル基；メチロール、２−ヒ
ドロキシエチル、３−ヒドロキシプロピル等のヒドロキ
シアルキル基；チオール、メタンチオール、エタンチオ
ール、プロパンチオール等のアルキルチオール基；アミ
ノ、メチルアミノ、エチルアミノ、プロピルアミノ、イ
ソプロピルアミノ、ブチルアミノ、ヘキシルアミノ、ジ
メチルアミノ、メチルエチルアミノ、ジエチルアミノ、
ジプロピルアミノ、ジブチルアミノ等のアルキル基を有
していてもよいアミノ基；ベンジルアミノ、ベンズヒド
リルアミノ、トリチルアミノ等のアラルキルアミノ基；
フェニルアミノ等のアリールアミノ基等があげられる。
の酸素と水素結合を形成しうる基としては、たとえば上
記例示の基の中のヒドロキシル基；メチロール、２−ヒ
ドロキシエチル、３−ヒドロキシプロピル等のヒドロキ
シアルキル基；チオール、メタンチオール、エタンチオ
ール、プロパンチオール等のアルキルチオール基；アミ
ノ、メチルアミノ、エチルアミノ、プロピルアミノ、イ
ソプロピルアミノ、ブチルアミノ、ヘキシルアミノ、ジ
メチルアミノ、メチルエチルアミノ、ジエチルアミノ、
ジプロピルアミノ、ジブチルアミノ等のアルキル基を有
していてもよいアミノ基；ベンジルアミノ、ベンズヒド
リルアミノ、トリチルアミノ等のアラルキルアミノ基；
フェニルアミノ等のアリールアミノ基等があげられる。
【００１７】なお本発明の３次の非線形光学材料におけ
る３次の非線形感受率Χ(3) は、前記のように、電子供
与性基と電子吸引性基とから構成される分子内電荷移動
構造に起因するため、一般式(1) 〜(4) 中の置換基
Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 ，Ｒ5 およびＲ6 はいずれも、
あまり大きな基であるのは望ましくなく、上記例示の基
の中でも相対的に小さい基であるほど、大きな３次の非
線形感受率Χ(3) を得る上で有利である。また同様の理
由により、上記置換基Ｒ1 に相当する電子供与性基、お
よび置換基Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 ，Ｒ5 およびＲ6 のうちの
電子供与性基の電子供与性は、強いほど好ましい。
る３次の非線形感受率Χ(3) は、前記のように、電子供
与性基と電子吸引性基とから構成される分子内電荷移動
構造に起因するため、一般式(1) 〜(4) 中の置換基
Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 ，Ｒ5 およびＲ6 はいずれも、
あまり大きな基であるのは望ましくなく、上記例示の基
の中でも相対的に小さい基であるほど、大きな３次の非
線形感受率Χ(3) を得る上で有利である。また同様の理
由により、上記置換基Ｒ1 に相当する電子供与性基、お
よび置換基Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 ，Ｒ5 およびＲ6 のうちの
電子供与性基の電子供与性は、強いほど好ましい。
【００１８】前記一般式(2) で表されるキノン誘導体
は、前記のように式中のＲ1 とＲ4 、Ｒ2 とＲ5 、Ｒ3
とＲ6 がそれぞれ同一の基であることが望ましく、Ｒ1
およびＲ4 は前記例示の電子供与性基の中から選択さ
れ、Ｒ2 とＲ5 、Ｒ3 とＲ6 はそれぞれ、水素原子、電
子供与性基または上記例示の有機性置換基の中から選択
される。
は、前記のように式中のＲ1 とＲ4 、Ｒ2 とＲ5 、Ｒ3
とＲ6 がそれぞれ同一の基であることが望ましく、Ｒ1
およびＲ4 は前記例示の電子供与性基の中から選択さ
れ、Ｒ2 とＲ5 、Ｒ3 とＲ6 はそれぞれ、水素原子、電
子供与性基または上記例示の有機性置換基の中から選択
される。
【００１９】上記のキノン誘導体からなる本発明の３次
の非線形光学材料は、高分子、クラスレイト化合物（包
接化合物）、固溶体、液晶等の宿主格子中に包有した状
態、支持体上に沈積した薄層の状態（ラングミュア−ブ
ロジェットの単分子層）、単結晶、粉末、蒸着膜、溶液
等の種々の形態で使用できる。本発明の３次の非線形光
学材料は高い３次の非線形光学効果を示すため、たとえ
ば位相変調素子、位相共役光学素子、振幅変調素子、周
波数変調素子、パルス変調素子、偏面波変調素子等の光
変調素子や、光記憶素子、光パルス波形制御素子、光リ
ミッタ、微分増幅素子、光トランジスタ、Ａ／Ｄ変換素
子、光論理素子、光マルチバイブレータ、光フリップフ
ロップ回路等の光双安定素子、あるいは第３高調波発生
素子等に好適に使用できる。
の非線形光学材料は、高分子、クラスレイト化合物（包
接化合物）、固溶体、液晶等の宿主格子中に包有した状
態、支持体上に沈積した薄層の状態（ラングミュア−ブ
ロジェットの単分子層）、単結晶、粉末、蒸着膜、溶液
等の種々の形態で使用できる。本発明の３次の非線形光
学材料は高い３次の非線形光学効果を示すため、たとえ
ば位相変調素子、位相共役光学素子、振幅変調素子、周
波数変調素子、パルス変調素子、偏面波変調素子等の光
変調素子や、光記憶素子、光パルス波形制御素子、光リ
ミッタ、微分増幅素子、光トランジスタ、Ａ／Ｄ変換素
子、光論理素子、光マルチバイブレータ、光フリップフ
ロップ回路等の光双安定素子、あるいは第３高調波発生
素子等に好適に使用できる。
【００２０】本発明の非線形光学材料から、上記各種の
素子を製造するには、通常、当該非線形光学材料そのも
のを素子として用いればよい。また導波路型の素子を形
成すれば、当該導波路内に光を閉じ込めることができる
ため、光パワー密度が大きくなり、しかも相互作用長を
長くすることができるので、素子の作動パワーを低くす
ることができる。
素子を製造するには、通常、当該非線形光学材料そのも
のを素子として用いればよい。また導波路型の素子を形
成すれば、当該導波路内に光を閉じ込めることができる
ため、光パワー密度が大きくなり、しかも相互作用長を
長くすることができるので、素子の作動パワーを低くす
ることができる。
【００２１】光導波路を形成ずるには、たとえば本発明
の３次の非線形光学材料を、等方性媒質からなる光導波
路基板上もしくは基板間で薄膜化する必要がある。非線
形光学材料の薄膜は、結晶またはアモルファス状のいず
れかに形成されるが、本発明の非線形光学材料の有する
非線形性を最大限に発揮させるには、結晶化するのが好
ましい。
の３次の非線形光学材料を、等方性媒質からなる光導波
路基板上もしくは基板間で薄膜化する必要がある。非線
形光学材料の薄膜は、結晶またはアモルファス状のいず
れかに形成されるが、本発明の非線形光学材料の有する
非線形性を最大限に発揮させるには、結晶化するのが好
ましい。
【００２２】非線形光学材料の結晶を、上記光導波路基
板上もしくは基板間で成長させて薄膜化する方法として
は、非線形光学材料を加熱溶融した後、ゆっくりと冷却
して結晶を析出させる方法、非線形光学材料を適当な有
機溶媒に溶解した溶液から、溶媒蒸発に伴って結晶を析
出させる方法、基板上に、真空蒸着法、高周波スパッタ
リング法等によって結晶を析出させる方法等が採用され
る。
板上もしくは基板間で成長させて薄膜化する方法として
は、非線形光学材料を加熱溶融した後、ゆっくりと冷却
して結晶を析出させる方法、非線形光学材料を適当な有
機溶媒に溶解した溶液から、溶媒蒸発に伴って結晶を析
出させる方法、基板上に、真空蒸着法、高周波スパッタ
リング法等によって結晶を析出させる方法等が採用され
る。
【００２３】さらに場合によっては、基板の表面を配向
処理剤で処理した後、上記の各法で非線形光学材料の結
晶を成長させてもよい。配向処理剤としては、無機塩お
よび有機塩（たとえば臭化ヘキサデシルトリメチルアン
モニウム等）、適当な高分子（たとえばポリアミド等）
からなる薄膜、金属錯体、金属薄膜（たとえば斜め蒸着
した金属薄膜等）などが例示される。
処理剤で処理した後、上記の各法で非線形光学材料の結
晶を成長させてもよい。配向処理剤としては、無機塩お
よび有機塩（たとえば臭化ヘキサデシルトリメチルアン
モニウム等）、適当な高分子（たとえばポリアミド等）
からなる薄膜、金属錯体、金属薄膜（たとえば斜め蒸着
した金属薄膜等）などが例示される。
【００２４】また上記配向処理に代えて、表面にグレー
ティングを形成した基板を用いることもできる。グレー
ティングは、フォトリソグラフィーにより形成したマス
クを用いて、気相もしくは液相エッチングにより形成さ
れる他、ラビング法によって形成したり、あるいはラン
グミュア−ブロジェット法によって基板上に薄膜層を形
成する方法によって形成したりすることができる。
ティングを形成した基板を用いることもできる。グレー
ティングは、フォトリソグラフィーにより形成したマス
クを用いて、気相もしくは液相エッチングにより形成さ
れる他、ラビング法によって形成したり、あるいはラン
グミュア−ブロジェット法によって基板上に薄膜層を形
成する方法によって形成したりすることができる。
【００２５】なお本発明の３次の非線形光学材料を光導
波路に使用した非線形光学素子は、上記例に限定される
ものではなく、たとえば光変調素子としては、振幅変調
することができる縦型動作の光導波路型光変調素子でも
よく、また結晶などの非線形媒質自体に直接電圧を印加
する形態とすることもできる。なお光変調素子において
は、非線形媒質の対称性、結晶軸の方向等により、位相
変調を効率よく行うための電界印加方向が異なるので、
これらのデータに基づいて、電極の構成を適宜変更する
のがよい。
波路に使用した非線形光学素子は、上記例に限定される
ものではなく、たとえば光変調素子としては、振幅変調
することができる縦型動作の光導波路型光変調素子でも
よく、また結晶などの非線形媒質自体に直接電圧を印加
する形態とすることもできる。なお光変調素子において
は、非線形媒質の対称性、結晶軸の方向等により、位相
変調を効率よく行うための電界印加方向が異なるので、
これらのデータに基づいて、電極の構成を適宜変更する
のがよい。
【００２６】
【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明を説明す
る。実施例１ １，５−ジニトロナフタレン２０ｇを４００ｇの１００
％硫酸に加えた後、攪拌下、液温を３０〜４５℃に維持
しつつ、１０ｇの硫黄を１００ｇの発煙硫酸に溶解した
ものを徐徐に滴下した。その後２時間、液温を上記範囲
に維持しつつ攪拌を続けた後、反応液を１リットルの氷
水に加えた。そして析出した固体をろ別、除去した後の
ろ液を、ロータリーエバポレータを用いて容積が１００
mlになるまで濃縮し、放冷して、固体状の反応生成物を
析出させた。得られた反応生成物について核磁気共鳴
（ＮＭＲ）法、赤外分光分析（ＩＲ）法、元素分析法お
よび質量分析法により化合物の同定を行ったところ、下
記式(a) で表されるナフタザリンであることが確認され
た。
る。実施例１ １，５−ジニトロナフタレン２０ｇを４００ｇの１００
％硫酸に加えた後、攪拌下、液温を３０〜４５℃に維持
しつつ、１０ｇの硫黄を１００ｇの発煙硫酸に溶解した
ものを徐徐に滴下した。その後２時間、液温を上記範囲
に維持しつつ攪拌を続けた後、反応液を１リットルの氷
水に加えた。そして析出した固体をろ別、除去した後の
ろ液を、ロータリーエバポレータを用いて容積が１００
mlになるまで濃縮し、放冷して、固体状の反応生成物を
析出させた。得られた反応生成物について核磁気共鳴
（ＮＭＲ）法、赤外分光分析（ＩＲ）法、元素分析法お
よび質量分析法により化合物の同定を行ったところ、下
記式(a) で表されるナフタザリンであることが確認され
た。
【００２７】
【化３】
【００２８】得られたナフタザリン１０ｇを１００mlの
エタノールに溶解し、攪拌下、酢酸銅３０ｇを加えた。
そして冷却下で１昼夜放置して、固体状の反応生成物を
析出させた。得られた反応生成物について、上記各法に
より化合物の同定を行ったところ、下記式(b) で表され
るナフタザリン−銅錯体であることが確認された。
エタノールに溶解し、攪拌下、酢酸銅３０ｇを加えた。
そして冷却下で１昼夜放置して、固体状の反応生成物を
析出させた。得られた反応生成物について、上記各法に
より化合物の同定を行ったところ、下記式(b) で表され
るナフタザリン−銅錯体であることが確認された。
【００２９】
【化４】
【００３０】つぎに、上記ナフタザリン−銅錯体１０ｇ
を３０mlのｎ−ブタノールに溶解し、氷冷下、８０mlの
ｎ−ブチルアミンを徐徐に滴下した後、液温を５０℃に
上げて、攪拌下、一昼夜反応させた。反応終了後、溶媒
を留去して得た固体を、クロロホルムを展開溶媒とした
シリカゲルカラムクロマトグラムにより分離、精製し、
さらにアセトニトリルから再結晶させて、金属様の光沢
を持つ結晶を得た。前記各法による分析の結果この結晶
は、下記式(2a)で表される２，６−ジ−ｎ−ブチルアミ
ノ−４，８−ジヒドロキシ−１，５−ナフトキノン（以
下「ＢＡＨＮＱ」という）であることが確認された。
を３０mlのｎ−ブタノールに溶解し、氷冷下、８０mlの
ｎ−ブチルアミンを徐徐に滴下した後、液温を５０℃に
上げて、攪拌下、一昼夜反応させた。反応終了後、溶媒
を留去して得た固体を、クロロホルムを展開溶媒とした
シリカゲルカラムクロマトグラムにより分離、精製し、
さらにアセトニトリルから再結晶させて、金属様の光沢
を持つ結晶を得た。前記各法による分析の結果この結晶
は、下記式(2a)で表される２，６−ジ−ｎ−ブチルアミ
ノ−４，８−ジヒドロキシ−１，５−ナフトキノン（以
下「ＢＡＨＮＱ」という）であることが確認された。
【００３１】
【化５】
【００３２】実施例２ キニザリン１０ｇを３０mlのｎ−ブタノールに溶解し、
室温下、１００mlのシクロヘキシルアミンを徐徐に滴下
した後、液温を５０℃に上げて、攪拌下、一昼夜反応さ
せた。反応終了後、溶媒を留去して得た固体を、クロロ
ホルムを展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグラ
ムにより分離、精製し、さらにアセトニトリルから再結
晶させて、結晶を得た。前記ＮＭＲ法、ＩＲ法、元素分
析法および質量分析法の各法による分析の結果この結晶
は、下記式(3a)で表される１，４−ジシクロヘキシルア
ミノ−９，１０−アントラキノン（以下「ＣＨＡＡＱ」
という）であることが確認された。
室温下、１００mlのシクロヘキシルアミンを徐徐に滴下
した後、液温を５０℃に上げて、攪拌下、一昼夜反応さ
せた。反応終了後、溶媒を留去して得た固体を、クロロ
ホルムを展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグラ
ムにより分離、精製し、さらにアセトニトリルから再結
晶させて、結晶を得た。前記ＮＭＲ法、ＩＲ法、元素分
析法および質量分析法の各法による分析の結果この結晶
は、下記式(3a)で表される１，４−ジシクロヘキシルア
ミノ−９，１０−アントラキノン（以下「ＣＨＡＡＱ」
という）であることが確認された。
【００３３】
【化６】
【００３４】実施例３ キニザリン１０ｇを６０mlのｎ−オクタノールに溶解
し、室温下、６０mlのｎ−オクチルアミンを徐徐に滴下
した後、液温を１００℃に上げて、攪拌下、一昼夜反応
させた。反応終了後、溶媒を留去して得た固体を、クロ
ロホルムを展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグ
ラムにより分離、精製し、さらにアセトニトリルから再
結晶させて、結晶を得た。前記ＮＭＲ法、ＩＲ法、元素
分析法および質量分析法の各法による分析の結果この結
晶は、下記式(4a)で表される２−ｎ−オクチルアミノ−
４，９−ジヒドロキシ−１，１０−アントラキノン（以
下「ＯＡＨＡＱ」という）であることが確認された。
し、室温下、６０mlのｎ−オクチルアミンを徐徐に滴下
した後、液温を１００℃に上げて、攪拌下、一昼夜反応
させた。反応終了後、溶媒を留去して得た固体を、クロ
ロホルムを展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマトグ
ラムにより分離、精製し、さらにアセトニトリルから再
結晶させて、結晶を得た。前記ＮＭＲ法、ＩＲ法、元素
分析法および質量分析法の各法による分析の結果この結
晶は、下記式(4a)で表される２−ｎ−オクチルアミノ−
４，９−ジヒドロキシ−１，１０−アントラキノン（以
下「ＯＡＨＡＱ」という）であることが確認された。
【００３５】
【化７】
【００３６】実施例４ ２，３−ジクロロ−１，４−ナフトキノン２０ｇを、氷
冷下、１００mlの濃硫酸に溶解し、さらにこの溶液を攪
拌しつつ２０mlの発煙硝酸を徐徐に滴下した後、攪拌
下、さらに５時間反応させた。反応終了後、反応液を５
００mlの氷水に加えた。そして析出した固体をろ別し、
ジクロロメタンを展開溶媒としたシリカゲルカラムクロ
マトグラムにより分離、精製して、下記式(c) で表され
るニトロ体を得た。
冷下、１００mlの濃硫酸に溶解し、さらにこの溶液を攪
拌しつつ２０mlの発煙硝酸を徐徐に滴下した後、攪拌
下、さらに５時間反応させた。反応終了後、反応液を５
００mlの氷水に加えた。そして析出した固体をろ別し、
ジクロロメタンを展開溶媒としたシリカゲルカラムクロ
マトグラムにより分離、精製して、下記式(c) で表され
るニトロ体を得た。
【００３７】
【化８】
【００３８】このニトロ体１０ｇを、５ｇのシアン化
銅、１０ｇのシアン化ナトリウムとともに１００mlの
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに加え、攪拌下、１６０
℃で一昼夜反応させた。反応終了後、反応液を１０００
mlの氷水に加えた。そして析出した固体をろ別し、ジク
ロロメタンを展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマト
グラムにより分離、精製して、下記式(d) で表されるジ
シアノ体を得た。
銅、１０ｇのシアン化ナトリウムとともに１００mlの
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに加え、攪拌下、１６０
℃で一昼夜反応させた。反応終了後、反応液を１０００
mlの氷水に加えた。そして析出した固体をろ別し、ジク
ロロメタンを展開溶媒としたシリカゲルカラムクロマト
グラムにより分離、精製して、下記式(d) で表されるジ
シアノ体を得た。
【００３９】
【化９】
【００４０】このジシアノ体５ｇを５００mlのエタノー
ルに溶解し、水素雰囲気下で２ｇのパラジウムカーボン
を加えて、攪拌下で一昼夜反応させた。反応終了後、溶
媒を留去して得た固体を、ジクロロメタンを展開溶媒と
したシリカゲルカラムクロマトグラムにより分離、精製
し、さらにアセトニトリルから再結晶させて、結晶を得
た。前記ＮＭＲ法、ＩＲ法、元素分析法および質量分析
法の各法による分析の結果この結晶は、下記式(1a)で表
される５−アミノ−２，３−ジシアノ−１，４−ナフト
キノン（以下「ＡＤＣＮＱ」という）であることが確認
された。
ルに溶解し、水素雰囲気下で２ｇのパラジウムカーボン
を加えて、攪拌下で一昼夜反応させた。反応終了後、溶
媒を留去して得た固体を、ジクロロメタンを展開溶媒と
したシリカゲルカラムクロマトグラムにより分離、精製
し、さらにアセトニトリルから再結晶させて、結晶を得
た。前記ＮＭＲ法、ＩＲ法、元素分析法および質量分析
法の各法による分析の結果この結晶は、下記式(1a)で表
される５−アミノ−２，３−ジシアノ−１，４−ナフト
キノン（以下「ＡＤＣＮＱ」という）であることが確認
された。
【００４１】
【化１０】
【００４２】評価試験１ 上記実施例１〜４で得た化合物から、真空蒸着法によっ
て石英基板上に薄膜を形成し、以下に示すメーカーフリ
ンジ法により、第３高調波のＴＨＧ強度を測定した後、
標準試料としての石英ガラスのＴＨＧ強度と、上記ＴＨ
Ｇ強度の測定値との比較から、Χ(3) THG を算出した。
て石英基板上に薄膜を形成し、以下に示すメーカーフリ
ンジ法により、第３高調波のＴＨＧ強度を測定した後、
標準試料としての石英ガラスのＴＨＧ強度と、上記ＴＨ
Ｇ強度の測定値との比較から、Χ(3) THG を算出した。
【００４３】〈ＴＨＧ強度の測定（メーカーフリンジ
法）〉上記４種の化合物の薄膜に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
の基本波と、色素レーザ光との差周波発生により得た波
長１．５μｍ、１．７μｍ、１．９μｍおよび２．１μ
ｍの光を照射し、薄膜から発生する波長０．５〜０．７
μｍの第３高調波によるフリンジパターンを測定して、
ＴＨＧ強度を求めた。
法）〉上記４種の化合物の薄膜に、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
の基本波と、色素レーザ光との差周波発生により得た波
長１．５μｍ、１．７μｍ、１．９μｍおよび２．１μ
ｍの光を照射し、薄膜から発生する波長０．５〜０．７
μｍの第３高調波によるフリンジパターンを測定して、
ＴＨＧ強度を求めた。
【００４４】評価試験２ 上記実施例１〜４で得た化合物の粉末をガラスセルに詰
め、S.K.Kurtz, T.T.Perry, J.Apply.Phys.,39 3798(19
68) 所載の方法に準じて、以下のようにして、第２高調
波のＳＨＧ強度を測定した。 〈ＳＨＧ強度の測定〉上記４種の化合物の粉末を詰めた
ガラスセルに、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波と、色素レ
ーザ光との差周波発生により得た波長１．９μｍの光を
照射し、セルから発生する波長０．９５μｍの第２高調
波のＳＨＧ強度を、光電子倍増管を用いて測定した。
め、S.K.Kurtz, T.T.Perry, J.Apply.Phys.,39 3798(19
68) 所載の方法に準じて、以下のようにして、第２高調
波のＳＨＧ強度を測定した。 〈ＳＨＧ強度の測定〉上記４種の化合物の粉末を詰めた
ガラスセルに、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの基本波と、色素レ
ーザ光との差周波発生により得た波長１．９μｍの光を
照射し、セルから発生する波長０．９５μｍの第２高調
波のＳＨＧ強度を、光電子倍増管を用いて測定した。
【００４５】以上の評価試験の結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】上記表１の結果から明らかなように、実施
例１〜４の化合物はいずれも、Χ(3 ) THG が１０-13 ｅ
ｓｕ以上の高い値を示し、大きな３次の非線形感受率を
有することがわかった。またこれらの化合物はいずれ
も、ＳＨＧ強度の測定結果からわかるように第２高調波
を発生せず、このことから上記Χ(3) THG の値は、第２
高調波のカスケード過程によるものでないことが確認さ
れた。
例１〜４の化合物はいずれも、Χ(3 ) THG が１０-13 ｅ
ｓｕ以上の高い値を示し、大きな３次の非線形感受率を
有することがわかった。またこれらの化合物はいずれ
も、ＳＨＧ強度の測定結果からわかるように第２高調波
を発生せず、このことから上記Χ(3) THG の値は、第２
高調波のカスケード過程によるものでないことが確認さ
れた。
【００４８】なお上記各実施例の化合物の中でもとくに
実施例１のＢＡＨＮＱは、励起波長１．９μｍのときに
４．８×１０-11 ｅｓｕというきわめて大きなΧ(3)
THG を示し、３次の非線形光学材料として極めて実用性
の高い化合物であることがわかった。このＢＡＨＮＱ
は、前記式(2a)に示すように対称性の高い分子構造を有
しており、前述したように個々の遷移モーメントが大き
くなることで、大きな非線形光学特性が得られたものと
推測される。
実施例１のＢＡＨＮＱは、励起波長１．９μｍのときに
４．８×１０-11 ｅｓｕというきわめて大きなΧ(3)
THG を示し、３次の非線形光学材料として極めて実用性
の高い化合物であることがわかった。このＢＡＨＮＱ
は、前記式(2a)に示すように対称性の高い分子構造を有
しており、前述したように個々の遷移モーメントが大き
くなることで、大きな非線形光学特性が得られたものと
推測される。
【００４９】また上記ＢＡＨＮＱをアセトニトリルに溶
解した溶液から、溶媒蒸発により製造した結晶の結晶構
造をＸ線回折により解析したところ、図２中のカルボニ
ル基の酸素Ｏ1 と水酸基の水素Ｈ4 との距離が１．３４
８Åで、かつ上記酸素Ｏ1 と、隣接する他の分子のアミ
ノ基の水素Ｈ6 との距離が１．９５９Åであり、ＢＡＨ
ＮＱは、結晶中で分子内および分子間水素結合を形成し
ていることが確認され、結晶中において各分子が協奏的
に配列されて、分子内の電荷移動軸が揃っているものと
推測された。そしてこのことが、大きな非線形光学特性
が得られたもう一つの原因であることが予測された。
解した溶液から、溶媒蒸発により製造した結晶の結晶構
造をＸ線回折により解析したところ、図２中のカルボニ
ル基の酸素Ｏ1 と水酸基の水素Ｈ4 との距離が１．３４
８Åで、かつ上記酸素Ｏ1 と、隣接する他の分子のアミ
ノ基の水素Ｈ6 との距離が１．９５９Åであり、ＢＡＨ
ＮＱは、結晶中で分子内および分子間水素結合を形成し
ていることが確認され、結晶中において各分子が協奏的
に配列されて、分子内の電荷移動軸が揃っているものと
推測された。そしてこのことが、大きな非線形光学特性
が得られたもう一つの原因であることが予測された。
【００５０】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の３次の非線
形光学材料は、大きな３次の非線形感受率と高速応答性
とを両立しうるものであるため、３次の非線形光学効果
を利用した各種の非線形光学素子に好適に使用すること
ができる。
形光学材料は、大きな３次の非線形感受率と高速応答性
とを両立しうるものであるため、３次の非線形光学効果
を利用した各種の非線形光学素子に好適に使用すること
ができる。
【図１】本発明の３次の非線形光学材料のうち、置換基
の少なくとも１つが分子内または分子間でカルボニル基
の酸素と水素結合を形成しうる基である場合に、その結
晶中で形成される、分子間水素結合構造を模式的に示す
図である。
の少なくとも１つが分子内または分子間でカルボニル基
の酸素と水素結合を形成しうる基である場合に、その結
晶中で形成される、分子間水素結合構造を模式的に示す
図である。
【図２】本発明の３次の非線形光学材料のうち、実施例
１のＢＡＨＮＱの分子構造を模式的に示す図である。
１のＢＡＨＮＱの分子構造を模式的に示す図である。
Claims (3)
- 【請求項１】一般式(1) 〜(4) ： 【化１】 〔式中Ｒ1 は電子供与性基を示し、Ｒ2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 ，
Ｒ5 およびＲ6 は、同一または異なって、水素原子、ま
たは上記電子供与性基を含む有機性置換基を示す。〕の
いずれかで表されるキノン誘導体からなることを特徴と
する３次の非線形光学材料。 - 【請求項２】上記一般式(1) 〜(4) 中の置換基Ｒ1 ，Ｒ
2 ，Ｒ3 ，Ｒ4 ，Ｒ5 およびＲ6 のうちの少なくとも１
つが、分子内または分子間でカルボニル基の酸素と水素
結合を形成しうる基である請求項１記載の３次の非線形
光学材料。 - 【請求項３】上記一般式(2) で表されるキノン誘導体か
らなり、式中のＲ1 とＲ4 、Ｒ2 とＲ5 、Ｒ3 とＲ6 が
それぞれ同一の基である請求項１記載の３次の非線形光
学材料。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5019012A JPH06324369A (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | ３次の非線形光学材料 |
| US08/307,707 US5679808A (en) | 1993-02-05 | 1994-02-04 | Tertiary non-linear optical material |
| EP94905857A EP0635750A4 (en) | 1993-02-05 | 1994-02-04 | THIRD ORDER NON-LINEAR OPTICAL MATERIAL. |
| PCT/JP1994/000177 WO1994018601A1 (en) | 1993-02-05 | 1994-02-04 | Third-order nonlinear optical material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5019012A JPH06324369A (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | ３次の非線形光学材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06324369A true JPH06324369A (ja) | 1994-11-25 |
Family
ID=11987593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5019012A Pending JPH06324369A (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | ３次の非線形光学材料 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5679808A (ja) |
| EP (1) | EP0635750A4 (ja) |
| JP (1) | JPH06324369A (ja) |
| WO (1) | WO1994018601A1 (ja) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
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| US6828347B2 (en) | 2002-11-06 | 2004-12-07 | Illinois Institute Of Technology | Anti-viral multi-quinone compounds and regiospecific synthesis thereof |
| WO2006006249A1 (ja) * | 2004-07-12 | 2006-01-19 | Optotriode Co., Ltd. | 光信号増幅装置 |
| GB0817175D0 (en) * | 2008-09-19 | 2008-10-29 | Liquavista Bv | Improvements in relation to electrowetting elements |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| GB1331228A (en) * | 1969-12-02 | 1973-09-26 | Post Office | Electro-optic apparatus |
| US3960751A (en) * | 1973-09-19 | 1976-06-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electro-optical display element |
| DE3007198A1 (de) * | 1980-02-26 | 1981-09-03 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Pleochroitischer anthrachinon-farbstoff, verfahren zu seiner herstellung und verwendung des farbstoffs |
| US4405211A (en) * | 1980-07-29 | 1983-09-20 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Liquid crystal compositions with pleochroic anthraquinone dyes |
| US4464282A (en) * | 1981-02-25 | 1984-08-07 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britian And Northern Ireland | Organic materials |
| JPS63291039A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ２次の非線形光学素子 |
| DE3878772T2 (de) * | 1987-07-29 | 1993-06-24 | Toray Industries | Nichtlineares optisches element. |
| JP2685828B2 (ja) * | 1988-08-30 | 1997-12-03 | 沖電気工業株式会社 | 有機非線形光学材料 |
| US5409797A (en) * | 1991-03-04 | 1995-04-25 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Heat-sensitive recording material for laser recording |
-
1993
- 1993-02-05 JP JP5019012A patent/JPH06324369A/ja active Pending
-
1994
- 1994-02-04 WO PCT/JP1994/000177 patent/WO1994018601A1/ja not_active Application Discontinuation
- 1994-02-04 EP EP94905857A patent/EP0635750A4/en not_active Withdrawn
- 1994-02-04 US US08/307,707 patent/US5679808A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5679808A (en) | 1997-10-21 |
| WO1994018601A1 (en) | 1994-08-18 |
| EP0635750A4 (en) | 1995-12-13 |
| EP0635750A1 (en) | 1995-01-25 |
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