JPS61296332A - 高性能非線形光学基体 - Google Patents
高性能非線形光学基体Info
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- JPS61296332A JPS61296332A JP61037150A JP3715086A JPS61296332A JP S61296332 A JPS61296332 A JP S61296332A JP 61037150 A JP61037150 A JP 61037150A JP 3715086 A JP3715086 A JP 3715086A JP S61296332 A JPS61296332 A JP S61296332A
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- organic nonlinear
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- susceptibility
- substrate
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D498/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
- C07D498/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains two hetero rings
- C07D498/04—Ortho-condensed systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C255/00—Carboxylic acid nitriles
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- 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
- G02F1/3611—Organic materials containing Nitrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C2603/00—Systems containing at least three condensed rings
- C07C2603/02—Ortho- or ortho- and peri-condensed systems
- C07C2603/40—Ortho- or ortho- and peri-condensed systems containing four condensed rings
- C07C2603/42—Ortho- or ortho- and peri-condensed systems containing four condensed rings containing only six-membered rings
- C07C2603/50—Pyrenes; Hydrogenated pyrenes
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
有機非線形光学基体に関する。
（従来の技術）
非線形光学は、光学的に透明な基体のＳ１磁界に依有す
る感受率に基づく光波の相互作用を取り扱う。非線形光
学効果は、光波の電界が、その光が透過している固体媒
質の原子および分子中で電子を結合しているクーロン電
界に比べて顕著となるような十分に高い光強度で見られ
る現象である。
る感受率に基づく光波の相互作用を取り扱う。非線形光
学効果は、光波の電界が、その光が透過している固体媒
質の原子および分子中で電子を結合しているクーロン電
界に比べて顕著となるような十分に高い光強度で見られ
る現象である。
これに必要な光強度（例、１０’ Ｖ／ｃｍ）を持つ重
色光は、１９６０年にレーザーが発見されて初めて利用
可能になった。
色光は、１９６０年にレーザーが発見されて初めて利用
可能になった。
大きな非局在化π電子系ををする有機および重合体型材
料が非線形光学応答を示すことができ、多くの場合その
応答は無機基体が示すものよりはるかに大きくなること
が知られている。
料が非線形光学応答を示すことができ、多くの場合その
応答は無機基体が示すものよりはるかに大きくなること
が知られている。
また、有機および重合体材料の特性は、非線形光学効果
をもたらす電子相互作用を保持したまま、機械的安定性
および耐熱酸化安定性ならびに高レーザー損傷閾値など
の他の望ましい特性が最適になるように変動させること
ができる。
をもたらす電子相互作用を保持したまま、機械的安定性
および耐熱酸化安定性ならびに高レーザー損傷閾値など
の他の望ましい特性が最適になるように変動させること
ができる。
大きな二次非線形性を示す有機もしくは重合体材料の薄
膜をシリコン系電子回路と組合せたものは、レーザー変
調および偏向、光学回路の情報制御などのシステムとし
て利用可能性がある。
膜をシリコン系電子回路と組合せたものは、レーザー変
調および偏向、光学回路の情報制御などのシステムとし
て利用可能性がある。
三次非線形性から起こる他の新規なプロセス、たとえば
光学基でリアルタイム処理が起こるようにする縮退四波
混合などは、光通信および光集積回路製作などの多様な
分野で潜在的な有用性を有している。
光学基でリアルタイム処理が起こるようにする縮退四波
混合などは、光通信および光集積回路製作などの多様な
分野で潜在的な有用性を有している。
共役有段系の特に重要な点は、非線形効果を生ずる原因
が、無機材料に見られる核座標の変位もしくは再配置と
は異なり、π電子雲の分極にある点である。
が、無機材料に見られる核座標の変位もしくは再配置と
は異なり、π電子雲の分極にある点である。
を機および重合体材料の非線形光学特性は、１９８２年
９月の米国化学会（ＡＣＳ）第１８回総会におけるＡＣ
Ｓポリマー化学分会後援のシンポジウムのテーマでもあ
った。この学会で発表された論文は、米国化学会（ワシ
ントン）発行のＡＣＳシンポジウムシリーズ２３３ （
１９８３）に掲載されている。
９月の米国化学会（ＡＣＳ）第１８回総会におけるＡＣ
Ｓポリマー化学分会後援のシンポジウムのテーマでもあ
った。この学会で発表された論文は、米国化学会（ワシ
ントン）発行のＡＣＳシンポジウムシリーズ２３３ （
１９８３）に掲載されている。
レーザー周波数変換、光学回路の情報制御、光バルブお
よび光スィッチに適した将来有望な新規な現象およびデ
バイスのための新規な有機非線形光学系の開発に関する
研究努力はなお続けられている。
よび光スィッチに適した将来有望な新規な現象およびデ
バイスのための新規な有機非線形光学系の開発に関する
研究努力はなお続けられている。
（発明が解決しようとする問題点）
よって、本発明の目的は、新規な高性能非線形光学基体
を提供することである。
を提供することである。
本発明の別の目的は、高いχ（２） 感受率の値を示す
有機非線形光学基体を提供することである。
有機非線形光学基体を提供することである。
本発明の別の目的は、ミラー・デルタ値が高く、妨害螢
光がなく、光損傷閾値が高いという特徴を有する、有機
固相非線形光学媒質を提供することである。
光がなく、光損傷閾値が高いという特徴を有する、有機
固相非線形光学媒質を提供することである。
本発明の別の目的は、ジフェノキノジメタン型共役構造
を持つ非中心対称形状の整列分子からなる非線形光学基
体を提供することである。
を持つ非中心対称形状の整列分子からなる非線形光学基
体を提供することである。
本発明の上記以外の目的および利点は、以下の説明およ
び実施例から明らかとなろう。
び実施例から明らかとなろう。
（問題点を解決するための手段）
本発明の１もしくは２以上の上記目的は、少なくとも約
３ Ｘ １Ｏ−６ｅｓｕのχ１２ゝ感受率を示すことを
特徴とする有機非線形光学基体の提供により達成される
。
３ Ｘ １Ｏ−６ｅｓｕのχ１２ゝ感受率を示すことを
特徴とする有機非線形光学基体の提供により達成される
。
別の態様において、本発明は、少なくとも約３×１０−
ｂｅｓｕのχ（２） 感受率を示し、約０．３〜３μｍ
の波長範囲の干渉螢光が存在しないことを特徴とする有
機非線形光学基体を提供する。
ｂｅｓｕのχ（２） 感受率を示し、約０．３〜３μｍ
の波長範囲の干渉螢光が存在しないことを特徴とする有
機非線形光学基体を提供する。
別の態様において、本発明は、少なくとも約３ｘｔｏ−
’ ｅｓＬｌのχ（２ゝ感受率を示し、約０．３〜３ｐ
ｍの波長範囲の干渉螢光が存在せず、光損失が約０．１
ｄＢ／ｋｍ未満であることを特徴とする有機非線形光学
基体を提供する。
’ ｅｓＬｌのχ（２ゝ感受率を示し、約０．３〜３ｐ
ｍの波長範囲の干渉螢光が存在せず、光損失が約０．１
ｄＢ／ｋｍ未満であることを特徴とする有機非線形光学
基体を提供する。
別の態様において、本発明は、少なくとも約３ｘｔｏ−
’ ｅｓｕのχ（２１感受率を示し、約０．３〜３μｍ
の波長範囲の干渉螢光が存在せず、光１員失が約０．１
ｄＢ／ｋｍ未満であり、応答時間カ約１０− ” 秒未
満であることを特徴とする有機非線形光学基体を提供す
る。
’ ｅｓｕのχ（２１感受率を示し、約０．３〜３μｍ
の波長範囲の干渉螢光が存在せず、光１員失が約０．１
ｄＢ／ｋｍ未満であり、応答時間カ約１０− ” 秒未
満であることを特徴とする有機非線形光学基体を提供す
る。
別の態様において、本発明は、少なくとも約３×１０”
６ｅｓｕのχ（２１感受率を示し、約０．３〜３μｍの
波長範囲の干渉螢光が存在せず、光損失が約０．１ｄＢ
／ｋｍ未満であり、応答時間が約ＩＱ−１２秒未満であ
り、基本波周波数と第二高調波周波数の位相整合を示す
ことを特徴とする有機非線形光学基体を提供する。
６ｅｓｕのχ（２１感受率を示し、約０．３〜３μｍの
波長範囲の干渉螢光が存在せず、光損失が約０．１ｄＢ
／ｋｍ未満であり、応答時間が約ＩＱ−１２秒未満であ
り、基本波周波数と第二高調波周波数の位相整合を示す
ことを特徴とする有機非線形光学基体を提供する。
別の態様において、本発明は、少なくとも約３×１０−
’ ｅｓｕのχ３２） 感受率を示し、約０．３〜３ｐ
ｍの波長範囲の干渉螢光が存在せず、光損失が約０．１
ｄＢ／ｌｏｗ未満であり、応答時間力＆ｔｔｏ−” 秒
未満であり、基本波周波数と第二高調波周波数の位相整
合を示し、誘電率が約５未満であることを特徴とする、
有機非線形光学基体を提供する。
’ ｅｓｕのχ３２） 感受率を示し、約０．３〜３ｐ
ｍの波長範囲の干渉螢光が存在せず、光損失が約０．１
ｄＢ／ｌｏｗ未満であり、応答時間力＆ｔｔｏ−” 秒
未満であり、基本波周波数と第二高調波周波数の位相整
合を示し、誘電率が約５未満であることを特徴とする、
有機非線形光学基体を提供する。
別の態様において、本発明は、電荷非対称性のジフェノ
キノジメタン型共役構造を持った非中心対称性もしくは
中心対称性の分子配列からなる、光学的に透明な媒質を
提供する。
キノジメタン型共役構造を持った非中心対称性もしくは
中心対称性の分子配列からなる、光学的に透明な媒質を
提供する。
ここで用いた「電荷非対称性」とは、電子供与基と共に
電子吸引基を含有する有機分子に特有の双極子構造のこ
とを意味する。
電子吸引基を含有する有機分子に特有の双極子構造のこ
とを意味する。
別の態様において、本発明は、少なくとも約３ｘｔｏ−
’ ｅｓｕのχ（２） 感受率を示し、約０．３〜３μ
ｍの波長範囲の干渉螢光が存在せず、光損失が約０．１
ｄＢ／ｋｍ未満であり、応答ｎ 間カＷ’Ｊ １０−
’ ３秒未満であり、基本波周波数と第二高調波周波数
の位相整合を示し、誘電率が約５未満であることを特徴
とする、電荷非対称性のジフェノキノジメタン型共役構
造を持った非中心対称性形状の整列分子力）らなる有機
非線形光学基体を提供する。
’ ｅｓｕのχ（２） 感受率を示し、約０．３〜３μ
ｍの波長範囲の干渉螢光が存在せず、光損失が約０．１
ｄＢ／ｋｍ未満であり、応答ｎ 間カＷ’Ｊ １０−
’ ３秒未満であり、基本波周波数と第二高調波周波数
の位相整合を示し、誘電率が約５未満であることを特徴
とする、電荷非対称性のジフェノキノジメタン型共役構
造を持った非中心対称性形状の整列分子力）らなる有機
非線形光学基体を提供する。
別の態様において、本発明は、少なくとも約３×１０−
ｂｅｓｕのｘ Ｌ Ｚ ｌ 感受率を示し、約０．３〜
３ｕｍの波長範囲の干渉螢光が存在せず、光損失が約０
．１ｄＢ／ｋｍ未満であり、応答時間カ約１０−１３秒
未満であり、基本波周波数と第二高調波周波数の位相整
合を示し、誘電率が約５未満であることを特徴とする、
下記一般式： （式中、Ｒは水素またはアルキル基を意味する）に対応
するジフェノキノジメタン型共役構造を持った非中心対
称性形状の整列分子からなる、有機非線形光学基体を提
供する。
ｂｅｓｕのｘ Ｌ Ｚ ｌ 感受率を示し、約０．３〜
３ｕｍの波長範囲の干渉螢光が存在せず、光損失が約０
．１ｄＢ／ｋｍ未満であり、応答時間カ約１０−１３秒
未満であり、基本波周波数と第二高調波周波数の位相整
合を示し、誘電率が約５未満であることを特徴とする、
下記一般式： （式中、Ｒは水素またはアルキル基を意味する）に対応
するジフェノキノジメタン型共役構造を持った非中心対
称性形状の整列分子からなる、有機非線形光学基体を提
供する。
別の態様において、本発明は、少なくとも約３ｘｔｏ−
６ａｓＬＩのχ（２）感受率を示し、約０．３〜３μｍ
の波長範囲の干渉螢光が存在せず、光損失が約０．１ｄ
Ｂ／ｌａｎ未満であり、応答時間カ約１０−” 秒未満
であり、基本波周′、Ｊ！ｉ数と第二高調波周波数の位
田整合を示し、誘電率が約５未満であることを特徴とす
る、下記一般式： （式中、Ｒは水素またはアルキル基を意味する）に対応
するジフェノキノジメタン型共役構造を持った非中心対
称性形状の整列分子からなる、有機非線形光学基体を提
供する。
６ａｓＬＩのχ（２）感受率を示し、約０．３〜３μｍ
の波長範囲の干渉螢光が存在せず、光損失が約０．１ｄ
Ｂ／ｌａｎ未満であり、応答時間カ約１０−” 秒未満
であり、基本波周′、Ｊ！ｉ数と第二高調波周波数の位
田整合を示し、誘電率が約５未満であることを特徴とす
る、下記一般式： （式中、Ｒは水素またはアルキル基を意味する）に対応
するジフェノキノジメタン型共役構造を持った非中心対
称性形状の整列分子からなる、有機非線形光学基体を提
供する。
ジフニノキノジメタン系分子は、ホスト液体媒質中にお
いて外部場により誘起された１軸分子配向を示すことが
でき、またホスト固体媒質中においては外部場で誘起さ
れた安定な支軸分子配向状態を保持できる。
いて外部場により誘起された１軸分子配向を示すことが
でき、またホスト固体媒質中においては外部場で誘起さ
れた安定な支軸分子配向状態を保持できる。
別の態様において、本発明は、少なくとも約３ｎ（／ク
ーロンのミラー・デルタ値を示す、非線形存置光学基体
を提供する。
ーロンのミラー・デルタ値を示す、非線形存置光学基体
を提供する。
別の態様において、本発明は、ミラー・デルタ値が少な
くとも約３ｎ（／クーロンであり、藤気圧が約１０−’
Ｉ−ル未満であり、光損傷閾値が少なくとも約１ギガ
ワツト／ ｃｎｌであることを特（放とする、固相有機
非線形光学媒質を提供する。
くとも約３ｎ（／クーロンであり、藤気圧が約１０−’
Ｉ−ル未満であり、光損傷閾値が少なくとも約１ギガ
ワツト／ ｃｎｌであることを特（放とする、固相有機
非線形光学媒質を提供する。
本発明はさらに、非中心対称性もしくは中心対称性配列
形状の１３．１３−ジアミノ−１４，１４−ジシアノジ
フェノキノジメタン型または１３．１３−ジアミノ−１
４，１４−ジシアノ−４，５，９，１０−テトラヒドロ
ピレノキノジメタン型分子（ただし、該アミノ基は置換
または非置換のいずれでもよい）からなる、光学的に透
明な媒質の提供をも包含するものである。
形状の１３．１３−ジアミノ−１４，１４−ジシアノジ
フェノキノジメタン型または１３．１３−ジアミノ−１
４，１４−ジシアノ−４，５，９，１０−テトラヒドロ
ピレノキノジメタン型分子（ただし、該アミノ基は置換
または非置換のいずれでもよい）からなる、光学的に透
明な媒質の提供をも包含するものである。
さらに別の態様において、本発明は、固体重合体基体に
１３．１３−ジアミノ−１４，１４−ジシアノジフェノ
キノジメタンまたは１３．１３−ジアミノ−１４゜１４
−ジシアノ−４，５，９，１０−テトラヒドロピレノキ
ノジメタン型分子（ただし、該アミノ基は置換または非
置換のいずれでもよい）が分布混入されてなる、非線形
光学媒質を提供する。
１３．１３−ジアミノ−１４，１４−ジシアノジフェノ
キノジメタンまたは１３．１３−ジアミノ−１４゜１４
−ジシアノ−４，５，９，１０−テトラヒドロピレノキ
ノジメタン型分子（ただし、該アミノ基は置換または非
置換のいずれでもよい）が分布混入されてなる、非線形
光学媒質を提供する。
本明細書で第二高調波発生（ＳＩＩＧ）に関連して使用
した「ミラー・デルタ値」なる用語は、Ｇａｒｉｔ。
した「ミラー・デルタ値」なる用語は、Ｇａｒｉｔ。
ｅｔ ａｌの論文「分子光学：有機および重合体結晶の
非線形光学特性（Ｍｏｌｅｃｕｌａ’ｒ ０ｐｔｉｃｓ
： Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ ０ｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏ
ｐｅｒｔｉｅｓ Ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ａｎｄ
Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌｓ） Ｊ 、
ＡＣＳシンポジウム・シリーズ２３３（１９８３）の第
１章に定義されている。
非線形光学特性（Ｍｏｌｅｃｕｌａ’ｒ ０ｐｔｉｃｓ
： Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ ０ｐｔｉｃａｌ Ｐｒｏ
ｐｅｒｔｉｅｓ Ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ａｎｄ
Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌｓ） Ｊ 、
ＡＣＳシンポジウム・シリーズ２３３（１９８３）の第
１章に定義されている。
「デルタ」 （δ）値は、次式により定義される値をと
る。
る。
ｄＬＪｋ＝ε。χ、％Ｉｌχ、＋１１χ、、 ＋１１δ
８．３ここで、χｔｉＬｌ′ のような記号は、それぞ
れ−次怒受率成分を意味し、ｄ、４．は第二高調波係数
であって、次式により定義される。
８．３ここで、χｔｉＬｌ′ のような記号は、それぞ
れ−次怒受率成分を意味し、ｄ、４．は第二高調波係数
であって、次式により定義される。
（２ン
χ１ｊｋ（−２ω；ω、ω）＝２ ｄｉ、ｋ（−２ω；
ω、ω）各種非線形光学結晶性基体のミラーデルタ値（
１６０６μｍにおける１０”ｔｍ／Ｃ単位での値）を例
示すると次の通りである： ＫＤＰ （３，５） 、Ｌ
ｉＮｂ０ｚ （７，５）、ＧａＡｓ （１，８）、およ
び２−メチル−４−ニトロアニリン（１６０）。
ω、ω）各種非線形光学結晶性基体のミラーデルタ値（
１６０６μｍにおける１０”ｔｍ／Ｃ単位での値）を例
示すると次の通りである： ＫＤＰ （３，５） 、Ｌ
ｉＮｂ０ｚ （７，５）、ＧａＡｓ （１，８）、およ
び２−メチル−４−ニトロアニリン（１６０）。
かかる比較用の数値は、ゼロ周波数に至る周波数範囲も
しくは対応する直流電界範囲にわたって規定され、これ
は１掲のＧａｒｉｔｏ ｅｔ ａｌの論文に記載ノよう
に、分極電気光学係数（ｐｏｌａｒｉｚ、＋仁ｉｏｎ
ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）
である。
しくは対応する直流電界範囲にわたって規定され、これ
は１掲のＧａｒｉｔｏ ｅｔ ａｌの論文に記載ノよう
に、分極電気光学係数（ｐｏｌａｒｉｚ、＋仁ｉｏｎ
ｅｌｅｃｔｒｏｏｐｔｉｃ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）
である。
本明細書で使用した「螢光」という用語は、分子を短波
長光で励起したときにより長波長の光線を発生する光学
現象を意味する。液体染料レーザーに関する螢光作用は
、「オプトエレクトロニクス入門（Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ、 Ａｎ ［ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）
Ｊ 。
長光で励起したときにより長波長の光線を発生する光学
現象を意味する。液体染料レーザーに関する螢光作用は
、「オプトエレクトロニクス入門（Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ、 Ａｎ ［ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）
Ｊ 。
Ｐｒｅｎｔｉｃｅ ｆｌａｉｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏ
ｎａｌ（米国ニュージｊブー州イーグルウッド）刊（１
９８３）の２３３〜２３６頁に説明されている。
ｎａｌ（米国ニュージｊブー州イーグルウッド）刊（１
９８３）の２３３〜２３６頁に説明されている。
本明細書で使用した「光損失」は、次式により定義され
る。
る。
αＬ ＝１０ ｌｏｇ （Ｔｏ／ Ｉ）式中、α＝革位
長ｚ当たりの消衰光の減衰係数率Ｌ＝試料長さ １０−入射光の強度 ■＝透過光の強度 「光散乱損失」なる用語は、次式により定義され、かつ
ａｔ的に求められる値である。
長ｚ当たりの消衰光の減衰係数率Ｌ＝試料長さ １０−入射光の強度 ■＝透過光の強度 「光散乱損失」なる用語は、次式により定義され、かつ
ａｔ的に求められる値である。
Ｔよ
ＴＩ＋
式中、Ｔよは互いに垂直な偏光子間における試験試料の
光線透過率であり；Ｔ１．は互いに平行な偏光子間にお
ける光線透過率である。
光線透過率であり；Ｔ１．は互いに平行な偏光子間にお
ける光線透過率である。
本明細書で使用した「応答時間」とは、非線形光学応答
および非線形光学材料の特性に関する多くの物理的機構
についてあてはまる用語である。
および非線形光学材料の特性に関する多くの物理的機構
についてあてはまる用語である。
光線に対する最も速い固有応答時間は、約ｉｏ−”〜Ｉ
Ｑ−Ｉ ５秒の応答時間を特徴とする電子励起に基づく
物理的機構である。応答時間は、光線により引き起こさ
れる電子基底状態から電子励起状態への電子の加速と、
その後の該光線の離脱による電子基底状態への脱励起に
関する時間を説明する用語である。
Ｑ−Ｉ ５秒の応答時間を特徴とする電子励起に基づく
物理的機構である。応答時間は、光線により引き起こさ
れる電子基底状態から電子励起状態への電子の加速と、
その後の該光線の離脱による電子基底状態への脱励起に
関する時間を説明する用語である。
本明細書で使用した「位相整合」とは、高調波を入射基
本光波と同じ実効屈折率で伝搬させる非線形光学媒質中
での効果を意味する。効率的な第二高調波発生は、非線
形光学媒質が、光学媒質複屈折が自然分散を相殺するよ
うな伝搬方向を有している必要がある。すなわち、基本
波周波数と第二高調波周波数の光透過がその媒質中で位
相整合する必要がある。この位相整合は、第二高調波へ
の入射光の高い変換率を与えることができる。
本光波と同じ実効屈折率で伝搬させる非線形光学媒質中
での効果を意味する。効率的な第二高調波発生は、非線
形光学媒質が、光学媒質複屈折が自然分散を相殺するよ
うな伝搬方向を有している必要がある。すなわち、基本
波周波数と第二高調波周波数の光透過がその媒質中で位
相整合する必要がある。この位相整合は、第二高調波へ
の入射光の高い変換率を与えることができる。
一般的なパラメｌ−ＩＪツク波混合の場合、位相整合条
件は次の関係で表される。
件は次の関係で表される。
ｎ１ω１ ＋ｎ７．ωｚ ＝ｎコω３
式中、ｎ、およびｎ２は各入射基本波光線の屈折率、ｎ
３は生成光線の屈折率、Ｃ１およびＣ２は各入射基本波
光線の周波数、Ｃ３は生成光線の周波数である。より具
体的には、第二高調波発生については、Ｃ１とＣ２とが
同じ周波数ωであり、Ｃ３は発生した第二高調波周波数
２ωであるので、位相整合条件は次の関係式で示される
ことになる。
３は生成光線の屈折率、Ｃ１およびＣ２は各入射基本波
光線の周波数、Ｃ３は生成光線の周波数である。より具
体的には、第二高調波発生については、Ｃ１とＣ２とが
同じ周波数ωであり、Ｃ３は発生した第二高調波周波数
２ωであるので、位相整合条件は次の関係式で示される
ことになる。
ｎω ８ ｎ２ω
式中、ｎ、およびｎ２゜は、それぞれ入射基本光波と発
生第二高調波の屈折率を意味する。より詳細な理論的側
面は、Ａ、 Ｙａｒｉｖ著１ 「量子電子工学（Ｑｕａ
ｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）Ｊ ＋
（Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ ５ｏｎｓ、 米国ニ
ューヨーク） （１９７５）の１６〜１７章に説明され
ている。
生第二高調波の屈折率を意味する。より詳細な理論的側
面は、Ａ、 Ｙａｒｉｖ著１ 「量子電子工学（Ｑｕａ
ｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）Ｊ ＋
（Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ ５ｏｎｓ、 米国ニ
ューヨーク） （１９７５）の１６〜１７章に説明され
ている。
本明細書で使用した「誘電率」とは、キャパシタンスに
よって次式で定義される。
よって次式で定義される。
Ｃ６
式中、Ｃ＝誘電率εの材料で満たされた場合のキャパシ
タンス、 Ｃ０＝空気で満たされた同じ電気コ゛／デンサのキャパ
シタンス。
タンス、 Ｃ０＝空気で満たされた同じ電気コ゛／デンサのキャパ
シタンス。
本明細書で用いた「外部場」とは、易動性存機分子の基
体に作用させて、その作用場に平行な分子の双極子配列
を誘起させるような電界もしくは磁界を意味する。
体に作用させて、その作用場に平行な分子の双極子配列
を誘起させるような電界もしくは磁界を意味する。
本明細書で用いた「光学的に透明」とは、入射非線形光
学デバイスにおいて、本発明の非線形光学媒質は、入射
光および射出光のいずれの周波数に対しても透明である
。
学デバイスにおいて、本発明の非線形光学媒質は、入射
光および射出光のいずれの周波数に対しても透明である
。
匪爽ゑ人主孫比
非線形光学の基本概念およびその化学構造との関係につ
いては、外部場により原子もしくは分子内に誘起された
分極に対する双極子近似（ｄｉｐｏｌａｒ ａｐｐｒｏ
ｘｉｍａｔｉｏｎ）により表わすことができる。
いては、外部場により原子もしくは分子内に誘起された
分極に対する双極子近似（ｄｉｐｏｌａｒ ａｐｐｒｏ
ｘｉｍａｔｉｏｎ）により表わすことができる。
ＡＣＳシンポジウム・シリーズ２３３に概説されている
ように、下記の基本式（１）は、ある単一の分子につい
て、電磁線の電気成分のような電界との相互作用によっ
て起こる励起状態μ。と基底状態μ９との間の双極子モ
ーメントの変化を、電界Ｅのベキ級数として表わして説
明するものである。
ように、下記の基本式（１）は、ある単一の分子につい
て、電磁線の電気成分のような電界との相互作用によっ
て起こる励起状態μ。と基底状態μ９との間の双極子モ
ーメントの変化を、電界Ｅのベキ級数として表わして説
明するものである。
係数αは周知の線形もしくは一次分橿率であり、係数β
およびγは、それぞれ二次および三次の超分極率（ｈｙ
ｐｅｒｐｏｌａｒｉｚａｂｉｌｉｔｙ）である。これら
の超分極率の係数はテンソル量であり、したがって高度
の対称性依存を示す。奇数次の係数は分子および単位格
子レベルのすべての構造についてゼロとなることはない
が、βのような偶数次の係数は分子および単位格子レベ
ルで反転対称中心を欠いた構造の場合にはゼロとならな
い。
およびγは、それぞれ二次および三次の超分極率（ｈｙ
ｐｅｒｐｏｌａｒｉｚａｂｉｌｉｔｙ）である。これら
の超分極率の係数はテンソル量であり、したがって高度
の対称性依存を示す。奇数次の係数は分子および単位格
子レベルのすべての構造についてゼロとなることはない
が、βのような偶数次の係数は分子および単位格子レベ
ルで反転対称中心を欠いた構造の場合にはゼロとならな
い。
下記の式（２）は式（１）と同しであるが、ただし、結
晶内の分子配列から生ずるような巨視的分極を説明する
ものである。
晶内の分子配列から生ずるような巨視的分極を説明する
ものである。
Δμ＝μ。−μ９＝αＥ＋βＥＥ ＋ｒＥＥＥ ＋ 、
、、 （１）Ｐ ＝ Ｐ ｏ ＋ χ（目Ｅ＋χ（２）
ＥＥ＋χ”ＥＥＥ ＋ 、、、 （２）−分子の列を
通過する光波は、分子と相互作用して新たな波動を生ず
ることができる。この相互作用は、屈折率の変調から起
こるとして、または分極の非線形性として解釈できる。
、、 （１）Ｐ ＝ Ｐ ｏ ＋ χ（目Ｅ＋χ（２）
ＥＥ＋χ”ＥＥＥ ＋ 、、、 （２）−分子の列を
通過する光波は、分子と相互作用して新たな波動を生ず
ることができる。この相互作用は、屈折率の変調から起
こるとして、または分極の非線形性として解釈できる。
かかる相互作用は、基本波と高調波とで同一の伝搬速度
を要件とするある種の位相整合条件が満たされたときに
、特に効率的に起こる。複屈折性の結晶は、分散に打ち
勝つように基本波ωと第二高調波２ωとで屈折率が同一
である仏殿方向をしばしば有している。
を要件とするある種の位相整合条件が満たされたときに
、特に効率的に起こる。複屈折性の結晶は、分散に打ち
勝つように基本波ωと第二高調波２ωとで屈折率が同一
である仏殿方向をしばしば有している。
本発明の有ｍ基体は一般的には光学的に透明であり、第
三高調波発生および第三高調波発生のような超分極テン
ソル特性、ならびに−次電気光学効果（ポッケルス効果
）を示す。第二高調波発生に関しては、本発明の有８０
基体のバルク相は、液体と固体のいずれかにかかわらず
、真のもしくは配向平均で見た反転中心を存していない
。かかる基体は巨視的に非中心対称性の構造である。
三高調波発生および第三高調波発生のような超分極テン
ソル特性、ならびに−次電気光学効果（ポッケルス効果
）を示す。第二高調波発生に関しては、本発明の有８０
基体のバルク相は、液体と固体のいずれかにかかわらず
、真のもしくは配向平均で見た反転中心を存していない
。かかる基体は巨視的に非中心対称性の構造である。
石英に対する高調波発生の測定を実施して、本発明の光
学的透明基体の二次および三次の非線形感受率の値を求
めることができる。
学的透明基体の二次および三次の非線形感受率の値を求
めることができる。
分子および単位格子レベルで非中心対称性サイトからな
る巨視的非線形光学基体の場合、巨視的二次非線形光学
応答χ０１ は相当する分子非線形光学応答βから構成
される。剛性格子ガス近似において、巨視的感受率χ（
２） は次の関係式により表される。
る巨視的非線形光学基体の場合、巨視的二次非線形光学
応答χ０１ は相当する分子非線形光学応答βから構成
される。剛性格子ガス近似において、巨視的感受率χ（
２） は次の関係式により表される。
χ１ｉ（−”！ｉωｌ＋ ａｆｔ）−Ｎｆｌ″’ｆ”ｆ
”’＜β＋＋ｂ（−ａｆｔ；ａｌ＋、ａｌ、）＞式中、
Ｎは単位体積当たりのす”イト数であり、ｆ“は小さな
局部電界相関を意味し、βｉｊｋは単位格子について平
均化され、ω３は発生光波の周波数であり、ω、および
ω２は入射基本光波の周波数である。
”’＜β＋＋ｂ（−ａｆｔ；ａｌ＋、ａｌ、）＞式中、
Ｎは単位体積当たりのす”イト数であり、ｆ“は小さな
局部電界相関を意味し、βｉｊｋは単位格子について平
均化され、ω３は発生光波の周波数であり、ω、および
ω２は入射基本光波の周波数である。
上記理論的考察は、上掲のＧａｒｆｔｏ ｅＬ ａｔの
ＡＣＳシンポジウム・シリーズ２３３ （１９８３）所
載の論文の第１章； Ｌｉｐｓｃｏｍｂ ｅｔ ａｔ、
ジャーナル・オブ・ケミ力）Ｌｔ −７イジソクスＵ、
Ｃｈｅｍ、 Ｐｈｙｓ、）、 ７５．１５０９、 （
１９８１）に詳細に論じられている。また、Ｌａｌａｍ
ａ ｅｔ ａｌ、 フィジカル・レビ５−（Ｐｈｙｓ、
Ｒｅｖ、）Ａ、 ２０．１１７９ （１９７９）
；ならびにＧａｒｉｔｏ ｅｔ ａｌ。
ＡＣＳシンポジウム・シリーズ２３３ （１９８３）所
載の論文の第１章； Ｌｉｐｓｃｏｍｂ ｅｔ ａｔ、
ジャーナル・オブ・ケミ力）Ｌｔ −７イジソクスＵ、
Ｃｈｅｍ、 Ｐｈｙｓ、）、 ７５．１５０９、 （
１９８１）に詳細に論じられている。また、Ｌａｌａｍ
ａ ｅｔ ａｌ、 フィジカル・レビ５−（Ｐｈｙｓ、
Ｒｅｖ、）Ａ、 ２０．１１７９ （１９７９）
；ならびにＧａｒｉｔｏ ｅｔ ａｌ。
モレキュラークリスタルズ・アンド・リキッドクリスタ
ルズ（Ｍｏ１． Ｃｒｙｓｔ、 ａｎｄ Ｌｉｑ、 Ｃ
ｒｙｓｔ、）、ユ岨５２１９ （１９８４）も参照でき
る。
ルズ（Ｍｏ１． Ｃｒｙｓｔ、 ａｎｄ Ｌｉｑ、 Ｃ
ｒｙｓｔ、）、ユ岨５２１９ （１９８４）も参照でき
る。
り部″Ｂｊ″ ・３キ、多件
微視的応答、すなわち電子的感受率β、およびその周波
数依存性もしくは分散は、Ｇａｒｉｔｏ ｅｔ ａｌが
フィジカル・レビューＢ、訃、（１１ｋ１１２）、 ６
７６６ （１９８３）に所載の「有機系の非線形二次光
学感受率の分散」と題する論文、ならびに上掲のモレキ
ュラークリスタルズ・アンド・リキッドクリスタルズに
述べているように、液体溶液またはガスの電界誘起第二
高調波発生（ＤＣＳ）ＩＧ）の測定により実験的に求め
られる。
数依存性もしくは分散は、Ｇａｒｉｔｏ ｅｔ ａｌが
フィジカル・レビューＢ、訃、（１１ｋ１１２）、 ６
７６６ （１９８３）に所載の「有機系の非線形二次光
学感受率の分散」と題する論文、ならびに上掲のモレキ
ュラークリスタルズ・アンド・リキッドクリスタルズに
述べているように、液体溶液またはガスの電界誘起第二
高調波発生（ＤＣＳ）ＩＧ）の測定により実験的に求め
られる。
この測定において、発生した周波数ω３は２ωで表され
る第二高調波周波数であり、基本波周波数ω１およびω
２はωで表される同じ周波数である。加えられた直流す
なわちＤＣ電界により、？８液が本来持っていた反転対
称姓中心が取り除かれ、第二高調波信号がウェッジメー
カー・フリンジ法（ｐｌｅｄｇｅ Ｍａｋｅｒ ｆｒｉ
ｎｇｅ ｍｅｔｈｏｄ）を用いて測定される。第二高調
波周波数２ωで測定された分極は、その液体溶液の有効
な第二高調波感受率、したがってその分子の微視的感受
率βを与える。
る第二高調波周波数であり、基本波周波数ω１およびω
２はωで表される同じ周波数である。加えられた直流す
なわちＤＣ電界により、？８液が本来持っていた反転対
称姓中心が取り除かれ、第二高調波信号がウェッジメー
カー・フリンジ法（ｐｌｅｄｇｅ Ｍａｋｅｒ ｆｒｉ
ｎｇｅ ｍｅｔｈｏｄ）を用いて測定される。第二高調
波周波数２ωで測定された分極は、その液体溶液の有効
な第二高調波感受率、したがってその分子の微視的感受
率βを与える。
本発明の目的にとって、極めて大きなβの値を示す種類
の有機化合物は、非中心対称性のジフェノキノジメタン
型構造を含有する化合物群である。
の有機化合物は、非中心対称性のジフェノキノジメタン
型構造を含有する化合物群である。
この種の化合物の１例は、下記構造式で示される１３、
１３−ジアミノ−１４，１４−ジシアノジフェノキノジ
メタン（ＤＣＮＤＱＡ）である。
１３−ジアミノ−１４，１４−ジシアノジフェノキノジ
メタン（ＤＣＮＤＱＡ）である。
このＤＣＮＤＱＡ分子は、２．２ ｅＶ（０，６μ）で
単一励起状態；Δμ、″： ２３Ｄの双極子モーメント
差；μｘｌｅ ： １３．６ Ｄの遷移モーメント；な
らびに１μ〜０．６μで１０３のオーダーのβを与える
大きな２ωおよびω、ならびにより高い励起からの干渉
２ω共鳴がない、という特徴を有する。
単一励起状態；Δμ、″： ２３Ｄの双極子モーメント
差；μｘｌｅ ： １３．６ Ｄの遷移モーメント；な
らびに１μ〜０．６μで１０３のオーダーのβを与える
大きな２ωおよびω、ならびにより高い励起からの干渉
２ω共鳴がない、という特徴を有する。
添付図面の第１図は、このＤＣＳＤＱＡ分子におけるり
、 （ｅＶ）に対するβ、の関係を示すグラフである。
、 （ｅＶ）に対するβ、の関係を示すグラフである。
１ゲスト−ホスト丹某１
本発明の１態様において、本発明は光学的に透明の非線
形重合体基体中に双極性ジフェノキノジメタン系ゲスト
分子を分布混入させてなる固体ゲスト−ホスト型基体を
提供する。
形重合体基体中に双極性ジフェノキノジメタン系ゲスト
分子を分布混入させてなる固体ゲスト−ホスト型基体を
提供する。
この種の光学基体の例は、ＤＣＮＤＱＡ分子を分布させ
て含有するメチルメック１Ｊレートフイルムであゲスト
分子の分布がランダムであると、重合体ホスト中におい
て前記双極性分子は統計的整列により配向が平均化し、
かかる光学基体は三次非線形性〔χ０′〕を示すことに
なる。
て含有するメチルメック１Ｊレートフイルムであゲスト
分子の分布がランダムであると、重合体ホスト中におい
て前記双極性分子は統計的整列により配向が平均化し、
かかる光学基体は三次非線形性〔χ０′〕を示すことに
なる。
ゲスト分子の分布が分子配向において少なくとも部分的
に１軸性を示す場合には、かかる光学基体は二次非線形
性〔χ（２）〕を示すことになる。
に１軸性を示す場合には、かかる光学基体は二次非線形
性〔χ（２）〕を示すことになる。
大きな二次非線形係数を持つ重合体フィルムを製造する
方法の１例は、軟化したフィルムに外部ＤＣ電界もしく
は磁界を印加することにより、大きなβを持つドーパン
ト分子の配向平均化を取り除くことである。これは、か
かるフィルムを、ホストポリマーのガラス転移温度Ｔｇ
より高温に加熱し、次いで外部場の存在下にＴｇより低
温にフィルムを冷却することにより達成できる。このポ
ーリング（ｐａｌｉｎｇ）は、ボルツマンの分配の法則
により予」Ｉされる整列を提供する。
方法の１例は、軟化したフィルムに外部ＤＣ電界もしく
は磁界を印加することにより、大きなβを持つドーパン
ト分子の配向平均化を取り除くことである。これは、か
かるフィルムを、ホストポリマーのガラス転移温度Ｔｇ
より高温に加熱し、次いで外部場の存在下にＴｇより低
温にフィルムを冷却することにより達成できる。このポ
ーリング（ｐａｌｉｎｇ）は、ボルツマンの分配の法則
により予」Ｉされる整列を提供する。
たとえば１軸直交（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）分子配向し
たゲスト分子を含有する薄膜ホストポリマー基体の生成
は、上述した種類の外部適用電界もしくは磁界で基体中
のゲスト分子の双極子整列を誘起させることにより実施
できる。
たゲスト分子を含有する薄膜ホストポリマー基体の生成
は、上述した種類の外部適用電界もしくは磁界で基体中
のゲスト分子の双極子整列を誘起させることにより実施
できる。
かかる方法の１例にあっては、ゲスト分子（例、ＤＣＮ
ＤＱＡ）を含有するポリマー（例、メチルメタクリレー
ト）の薄膜を２枚の電極板の間に流延する。
ＤＱＡ）を含有するポリマー（例、メチルメタクリレー
ト）の薄膜を２枚の電極板の間に流延する。
このポリマー基体を次いで該ポリマーの二次転移温度よ
り高温に加熱する。次にＤＣ電界を、すべてのゲスト分
子をこの横断電界に平行な１方向性直交形態に整列させ
るのに十分な時間だけ印加する（例、約４００〜１００
，０００ Ｖ／ｃｍの電界強度で）。通常、この配向時
間は、ゲスト分子構造および電界強度のような因子によ
り決定されるが、約１秒〜約１時間の範囲内である。
り高温に加熱する。次にＤＣ電界を、すべてのゲスト分
子をこの横断電界に平行な１方向性直交形態に整列させ
るのに十分な時間だけ印加する（例、約４００〜１００
，０００ Ｖ／ｃｍの電界強度で）。通常、この配向時
間は、ゲスト分子構造および電界強度のような因子によ
り決定されるが、約１秒〜約１時間の範囲内である。
ゲスト分子の配向が完了したら、ポリマー基体をなお印
加されたＤＣ電界の作用下に置きながら、これを該ポリ
マーの二次転移温度より低温に冷却する。このようにし
て、ゲスト分子の１軸直交分子配向が剛構造中に不動化
、すなわち固定される。
加されたＤＣ電界の作用下に置きながら、これを該ポリ
マーの二次転移温度より低温に冷却する。このようにし
て、ゲスト分子の１軸直交分子配向が剛構造中に不動化
、すなわち固定される。
ポリマー基体中のゲスト分子の１軸分子配向は、Ｘ線回
折分析により確認できる。分子配向の別の測定法は、直
線偏光装置を備えた分光光度計による吸光量測定のよう
な光学特性の測定による方法である。
折分析により確認できる。分子配向の別の測定法は、直
線偏光装置を備えた分光光度計による吸光量測定のよう
な光学特性の測定による方法である。
新、ｔジフェノキノンメタン系化合物
本発明の重要な側面は、非線形光学基体の電荷非対称性
成分としてジフェノキノジメタン系化合物を利用するこ
とである。
成分としてジフェノキノジメタン系化合物を利用するこ
とである。
特に有用なジフェノキノジメタン系化合物の構造は、次
の構造式に対応するものである。
の構造式に対応するものである。
上記式中、Ｒは水素もしくはアルキル基を意味する。ア
ルキル基の例は、メチル、エチル、プロピル、イソプロ
ピル、ブチル、イソブチル、ペンチル、デシル、ヘキサ
デシル、エイコシルなどである。炭素数約１〜２０のア
ルキル基が好ましい。上の構造式中のＮＲｚＭは、ピペ
リジル、ピペラジル、モルホリニルなどの複素環基を意
味していてもよい。
ルキル基の例は、メチル、エチル、プロピル、イソプロ
ピル、ブチル、イソブチル、ペンチル、デシル、ヘキサ
デシル、エイコシルなどである。炭素数約１〜２０のア
ルキル基が好ましい。上の構造式中のＮＲｚＭは、ピペ
リジル、ピペラジル、モルホリニルなどの複素環基を意
味していてもよい。
上記式中の＝Ｃ（ＮＲｚ）ｚ部分は、この２個のアミノ
基がこれを結合しているメチリデン炭素原子とＩＪにな
って、次式のようにジフェノキノジメタン系化合物中で
イミダゾールのような環式構造を形成している複素環基
を構成することもできる。
基がこれを結合しているメチリデン炭素原子とＩＪにな
って、次式のようにジフェノキノジメタン系化合物中で
イミダゾールのような環式構造を形成している複素環基
を構成することもできる。
本発明のジフェノキノジメタン系化合物はまた、次式で
示されるキーラル異性体構造のような、１もしくは２以
上の光学活性不斉中心を持った置換基を含有することも
できる。
示されるキーラル異性体構造のような、１もしくは２以
上の光学活性不斉中心を持った置換基を含有することも
できる。
上に例示した構造式において、環式基の環炭素原子に結
合している１もしくは２以上の水素泣１はアルキル どの置換基で置換されていてもよく、あるいは図示の環
式基はより複雑な縮合多環式環構造の一部として他の環
と一体化したものであってよい。
合している１もしくは２以上の水素泣１はアルキル どの置換基で置換されていてもよく、あるいは図示の環
式基はより複雑な縮合多環式環構造の一部として他の環
と一体化したものであってよい。
零発°明で使用する新規なジフェノキノジメタン系化合
物については、本出願人による特願昭６１−号にさらに
詳しく説明されているので、参照されたい。
物については、本出願人による特願昭６１−号にさらに
詳しく説明されているので、参照されたい。
１３、１３−ジアミノ−１４．１４ −ジシアノジフェ
ノキノジメタンのような化合物は、４，４°−ジメチル
ビフェニルから出発して、次に示す化学反応工程系列に
より合成することができる。
ノキノジメタンのような化合物は、４，４°−ジメチル
ビフェニルから出発して、次に示す化学反応工程系列に
より合成することができる。
Ｒ−）（またはアルキル基（例、ＣいＨ．）孝２，３ー
ジクロロー５，６ージシア八１，４−ペンゾキノン１３
．１３−ジアミノ−１４，１４−ジシアノ−４，５，９
゜１０−テトラヒドロピレノキノジメタンのような化合
物は、メシチレンから下記の化学反応工程列を経て合成
することができる。
ジクロロー５，６ージシア八１，４−ペンゾキノン１３
．１３−ジアミノ−１４，１４−ジシアノ−４，５，９
゜１０−テトラヒドロピレノキノジメタンのような化合
物は、メシチレンから下記の化学反応工程列を経て合成
することができる。
アノ−１，４−ベンゾキノン
以下の実施例は、本発明をさらに例示するものである。
使用した要素および具体的成分は、代表例として挙げた
ものであり、上記の説明に基づいて本発明の範囲内で各
種の変更をなしうる。
ものであり、上記の説明に基づいて本発明の範囲内で各
種の変更をなしうる。
非線形光学基体の螢光活性は、パーキン・ニルマー社（
Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ） 製の螢光分光’ｚＷ Ｍ
ＰＦ−６６もしくはＬＳ−５型により測定される。
Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ） 製の螢光分光’ｚＷ Ｍ
ＰＦ−６６もしくはＬＳ−５型により測定される。
非線形光学基体が示す光損失は、Ｌｕｃ Ｂ、 Ｊｅｕ
ｎｈｏｍｍｅ著、ｒＩ＃−モード光ファイバー（Ｓｉｎ
ｇｌｅ−ＭｏｄｅＦｉｂｅｒ ０ｐｔｔｃｓ Ｊ ＋
Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ Ｉｎｃ、（米国ニューヨ
ーク）刊、 （１９８４）に記載されているように、光
学時間−ドメインリフレクトメトリー（ｏｐｔｉｃａｌ
ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ
）または光学周波数−ドメインリフレクトメトリーによ
り測定される。
ｎｈｏｍｍｅ著、ｒＩ＃−モード光ファイバー（Ｓｉｎ
ｇｌｅ−ＭｏｄｅＦｉｂｅｒ ０ｐｔｔｃｓ Ｊ ＋
Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ Ｉｎｃ、（米国ニューヨ
ーク）刊、 （１９８４）に記載されているように、光
学時間−ドメインリフレクトメトリー（ｏｐｔｉｃａｌ
ｔｉｍｅ−ｄｏｍａｉｎ ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ
）または光学周波数−ドメインリフレクトメトリーによ
り測定される。
これはまた、「光学工業およびシステム購買指針（Ｔｈ
ｅ ０ｐｔｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｎｄ Ｓ
ｙｓｔａｍｓ Ｐｕｒｃｈａｓｉｎｇ Ｄｉｒｅｃｔ
ｏｒｙ）＋ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ社刊（１９８４）に記
載の方法によっても測定される。光散乱損失は、直交偏
光子の間に置いた非線形試料を透過したｔｌｅ−Ｎｅレ
ーザービームの垂直透過率と平行透過率との比により数
量的に測定される。
ｅ ０ｐｔｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｎｄ Ｓ
ｙｓｔａｍｓ Ｐｕｒｃｈａｓｉｎｇ Ｄｉｒｅｃｔ
ｏｒｙ）＋ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ社刊（１９８４）に記
載の方法によっても測定される。光散乱損失は、直交偏
光子の間に置いた非線形試料を透過したｔｌｅ−Ｎｅレ
ーザービームの垂直透過率と平行透過率との比により数
量的に測定される。
非線形光学基体の応答時間は、前出のＰ、Ｊ、 Ｄｅａ
ｕ編、ｒオプトエレクトロニクス入門」に記載の方法に
より算出される。
ｕ編、ｒオプトエレクトロニクス入門」に記載の方法に
より算出される。
非線形光学基体の誘電率は、Ａｒｎｏｌｄ Ｗｅｉｓｓ
ｂｅｒｇｅｒ編、 「有機化学の技術（Ｔｅｃｈｎｉ
ｑｕｅ ｏｆ ＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ）」
、Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ
Ｌｔｄ、 （米国ニューヨーク）刊（１９６０）
の第１巻、第■部（有機化学の物理的方法）の第ＸＸＸ
ＶＩＩＩ章に記載の方法により測定される。
ｂｅｒｇｅｒ編、 「有機化学の技術（Ｔｅｃｈｎｉ
ｑｕｅ ｏｆ ＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙ）」
、Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ
Ｌｔｄ、 （米国ニューヨーク）刊（１９６０）
の第１巻、第■部（有機化学の物理的方法）の第ＸＸＸ
ＶＩＩＩ章に記載の方法により測定される。
去庭班上
本実施例は、本発明に係る１３．１３−ジアミノ−１４
゜１４−ジシアノ−４，５，９，１０−テトラヒドロピ
レノキノジメタンの製造を例示する。
゜１４−ジシアノ−４，５，９，１０−テトラヒドロピ
レノキノジメタンの製造を例示する。
機械式攪拌機、窒素導入管、乾燥管、および無水アンモ
ニアガスボンベに接続されたガス導入管を備えた容量３
１の三ツロフラスコに、前述した合成図式により調製し
た１３．１３．１４．１４−テトラシアノ−４，５，９
，ＬＯ−テトラヒドロピレノキノジメタン１０ｇとテト
ラヒドロフラン２Ｉ２とを入れる。この７容液を攪拌し
ながら室温でアンモニアガスを３日間？８液に通じる。
ニアガスボンベに接続されたガス導入管を備えた容量３
１の三ツロフラスコに、前述した合成図式により調製し
た１３．１３．１４．１４−テトラシアノ−４，５，９
，ＬＯ−テトラヒドロピレノキノジメタン１０ｇとテト
ラヒドロフラン２Ｉ２とを入れる。この７容液を攪拌し
ながら室温でアンモニアガスを３日間？８液に通じる。
沈澱形態で得られた粗生成物を反応混合物から濾別し、
蒸留水で洗浄し、ＤＭＦ−水から再結晶して、高純度の
１３；＋３−ジアミノ−１４゜１４−ジシアノ−４，５
，９，１０−テトラヒドロピレノキノジメタン生成物を
得る。直ｄｒＬ誘起第二高調波発生により、この生成物
において約９００ Ｘ １０−” ｅｓｕの二次非線形
光学感受率β、約３．ｌＸ１Ｏ−６ｅｓｕの光学感受率
χ３２】 および約４イ／クーロンのミラー・デルタ値
を得ることができる。
蒸留水で洗浄し、ＤＭＦ−水から再結晶して、高純度の
１３；＋３−ジアミノ−１４゜１４−ジシアノ−４，５
，９，１０−テトラヒドロピレノキノジメタン生成物を
得る。直ｄｒＬ誘起第二高調波発生により、この生成物
において約９００ Ｘ １０−” ｅｓｕの二次非線形
光学感受率β、約３．ｌＸ１Ｏ−６ｅｓｕの光学感受率
χ３２】 および約４イ／クーロンのミラー・デルタ値
を得ることができる。
能
この生成物のＮＬＯ基体が巨視的形ｙにおいて中心対称
性である場合、これは約２ＸＩＦ″ｅｓｕの非線形光学
基体率χ（１１、ＩＱ−１３秒未満の応答時間、約０．
３〜３μｍの波長範囲内で螢光の不存在、約０．１デシ
ベル／ｋｍ未満の光損失、ならびに約５未満の誘電率を
示すことができる。
性である場合、これは約２ＸＩＦ″ｅｓｕの非線形光学
基体率χ（１１、ＩＱ−１３秒未満の応答時間、約０．
３〜３μｍの波長範囲内で螢光の不存在、約０．１デシ
ベル／ｋｍ未満の光損失、ならびに約５未満の誘電率を
示すことができる。
実施±１
本実施例は、本発明に係る１３．１３−ジ（ｎ−ヘキサ
デシルアミノ）−１４，１４−ジシアノ−４，５，９，
１０−テトラヒドロピレノキノンメタンの製造を例示す
る。
デシルアミノ）−１４，１４−ジシアノ−４，５，９，
１０−テトラヒドロピレノキノンメタンの製造を例示す
る。
機械式攪拌機、窒素導入管、乾燻管、および滴下漏斗を
備えた容量３ｅの三ツロフラスコに、１３゜１３．１４
．１４−テトラシアノ−４，５，９，１０−テトラヒド
ロピレノキノジメタン１０ ｇ （０，０３モル）とテ
トラヒドロフラン２！とを入れる。このフラスコに、テ
トラヒドロフラン１００ ｍｌ中ｎ−”＼キサデシルア
ミン２９ ｇ （０，１２モル）の溶液を滴下し、得ら
れた混合物を室温で３日間攪拌する。得られたＴＨＦ／
８液を回転式蒸発器で濃縮する。
備えた容量３ｅの三ツロフラスコに、１３゜１３．１４
．１４−テトラシアノ−４，５，９，１０−テトラヒド
ロピレノキノジメタン１０ ｇ （０，０３モル）とテ
トラヒドロフラン２！とを入れる。このフラスコに、テ
トラヒドロフラン１００ ｍｌ中ｎ−”＼キサデシルア
ミン２９ ｇ （０，１２モル）の溶液を滴下し、得ら
れた混合物を室温で３日間攪拌する。得られたＴＨＦ／
８液を回転式蒸発器で濃縮する。
沈澱形態で得られた粗生成物を濾別し、蒸留水で洗浄し
、１０％水酸化アンモニウム溶液で中和し、水洗した後
、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド−水から再結晶して、
１３．１３−ジ（ｎ−ヘキサデシルアミノ）−１４，１
４−ジシアノ−４，５，９，１０−テトラヒドロピレノ
キノジメタン生成物を得る。この化合物は直流電界にお
いて約１５ｋＶ／印を印加することにより溶融相におい
て整列し、直／Ｍ、電界の作用下に徐冷すると整列した
分子構造が凍結される。整列分子からなる基体は光学的
にｉ３明であり、約１０００ Ｘ １０−”ｅｓｕの二
次非線形光学感受率β、約３．３Ｘ１０−’ ｅｓｕの
光学感受率χ（２）、および約４ｍ’／クーロンのミラ
ー・デルタ値を示すことができる。
、１０％水酸化アンモニウム溶液で中和し、水洗した後
、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド−水から再結晶して、
１３．１３−ジ（ｎ−ヘキサデシルアミノ）−１４，１
４−ジシアノ−４，５，９，１０−テトラヒドロピレノ
キノジメタン生成物を得る。この化合物は直流電界にお
いて約１５ｋＶ／印を印加することにより溶融相におい
て整列し、直／Ｍ、電界の作用下に徐冷すると整列した
分子構造が凍結される。整列分子からなる基体は光学的
にｉ３明であり、約１０００ Ｘ １０−”ｅｓｕの二
次非線形光学感受率β、約３．３Ｘ１０−’ ｅｓｕの
光学感受率χ（２）、および約４ｍ’／クーロンのミラ
ー・デルタ値を示すことができる。
分子がランダムに分布した基体において、この生成物は
、約２Ｘ１０−ｅｓｕの非線形光学感受率χ（３〉 を
示した。その他の特性は、実施例１の生成物に対して説
明したものと同様である。
、約２Ｘ１０−ｅｓｕの非線形光学感受率χ（３〉 を
示した。その他の特性は、実施例１の生成物に対して説
明したものと同様である。
１血豆主
本実施例は、本発明に係る１３．１３−ジアミノ−１４
゜１４−ジシアノジフェノキノジメタンの製造を例示す
る。
゜１４−ジシアノジフェノキノジメタンの製造を例示す
る。
実施例１に記載の方法にしたがって、前出の合成図式に
より得た１３．１３．１４．１４−テトラシアノジフェ
ノキノジメタン１０ ｇを含有するテトラヒドロフラン
溶液をアンモニア処理することにより、１３゜１３−ジ
アミノ−１４，１４−ジシアノジフェノキノジメタンを
調製する。
より得た１３．１３．１４．１４−テトラシアノジフェ
ノキノジメタン１０ ｇを含有するテトラヒドロフラン
溶液をアンモニア処理することにより、１３゜１３−ジ
アミノ−１４，１４−ジシアノジフェノキノジメタンを
調製する。
直流誘起第二高調波発生により、この生成物において約
９００Ｘ １０−” ｅｓｕの二次非線形光学感受率β
を得ることができる。
９００Ｘ １０−” ｅｓｕの二次非線形光学感受率β
を得ることができる。
中心対称性の分子配列形状をもった生成物基体において
、非線形光学感受率χ（３）は約２Ｘ１０−９ｅｓｕの
値をとることができる。その他の基体特性は、実施例１
の生成物について記載したものと同様である。
、非線形光学感受率χ（３）は約２Ｘ１０−９ｅｓｕの
値をとることができる。その他の基体特性は、実施例１
の生成物について記載したものと同様である。
１狙±↓
本実施例は、１３．１３−ジ（ｎ−ヘキサデシルアミノ
）−１４，１４−ジシアノジフェノキノジメタンの製造
に関する。
）−１４，１４−ジシアノジフェノキノジメタンの製造
に関する。
実施例２に記載の方法にしたがって、１３．１３．１４
゜１４−テトラシアノジフェノキノジメタン１０ ｇと
ｎ−ヘキサデシルアミン３２ ｇとを含有するテトラヒ
ドロフラン溶液を使用することにより、１３，１３−ジ
（ｎ−ヘキサデシルアミノ）−１４，１４−ジシアノジ
フェノキノジメタンを調製する。直流電界により分子を
整列させた後、あるいはガラス基板上に分子の単分子層
もしくは数分子層を付着させるラングミュアーブロジェ
ット法により分子を整列させた後で、二次非線形光学感
受率βは約８００×１０−” ｅｓｕの値をとることが
できる。
゜１４−テトラシアノジフェノキノジメタン１０ ｇと
ｎ−ヘキサデシルアミン３２ ｇとを含有するテトラヒ
ドロフラン溶液を使用することにより、１３，１３−ジ
（ｎ−ヘキサデシルアミノ）−１４，１４−ジシアノジ
フェノキノジメタンを調製する。直流電界により分子を
整列させた後、あるいはガラス基板上に分子の単分子層
もしくは数分子層を付着させるラングミュアーブロジェ
ット法により分子を整列させた後で、二次非線形光学感
受率βは約８００×１０−” ｅｓｕの値をとることが
できる。
叉立且ｉ
本実施例は、ポリマー基体中のゲスト分子としての１３
．１３−ジ（ｎ−ヘキサデシルアミノ）−１４゜１４−
ジシアノ −４，５，９，１０−テトラヒドロピレノキ
ノジメタンの使用を例示する。
．１３−ジ（ｎ−ヘキサデシルアミノ）−１４゜１４−
ジシアノ −４，５，９，１０−テトラヒドロピレノキ
ノジメタンの使用を例示する。
１３、１３−ジ（ｎ−ヘキサデシルアミノ） −１４，
１４ジシアノ −４，５，９，１０−テトラヒドロピレ
ノキノジメタン１０ｇとポリ （メチルメタクリレート
）９０ ｇとを塩化メチレン４００ｍ１中に溶解させる
。このン容？夜から、酸化インジウムスズを塗布したガ
ラス板上にフィルム （厚さ２ミル＝０．０５ｍ）を流
延する６酸化インジウムスズを塗布した別のガラス板を
このフィルムの上に重ね、次いでこの状態でフィルムを
約１５０℃に加熱する。直流電界を印加して分子を整列
させた後、印加電界の中でフィルムを徐冷して、二次非
線形光学感受率βが約１０００ｘｔｏ−’ｏ ｅｓｕの
分子整列ポリマーアロイを得る。
１４ジシアノ −４，５，９，１０−テトラヒドロピレ
ノキノジメタン１０ｇとポリ （メチルメタクリレート
）９０ ｇとを塩化メチレン４００ｍ１中に溶解させる
。このン容？夜から、酸化インジウムスズを塗布したガ
ラス板上にフィルム （厚さ２ミル＝０．０５ｍ）を流
延する６酸化インジウムスズを塗布した別のガラス板を
このフィルムの上に重ね、次いでこの状態でフィルムを
約１５０℃に加熱する。直流電界を印加して分子を整列
させた後、印加電界の中でフィルムを徐冷して、二次非
線形光学感受率βが約１０００ｘｔｏ−’ｏ ｅｓｕの
分子整列ポリマーアロイを得る。
第１図は、１３．１３−ジアミノ−１４，１４−ジシア
ノジフェノキノジメタン（ＤＣＮＤＱＡ）分子のＨω（
ｅＶ）に対するβＸの関係を示すグラフである。 出願人 セラニーズ・コーポレーション代理人 弁理士
広 瀬 章 − ｉｇｌ ｈｗ （ｅＶ） ＣＮ０ＱＡ
ノジフェノキノジメタン（ＤＣＮＤＱＡ）分子のＨω（
ｅＶ）に対するβＸの関係を示すグラフである。 出願人 セラニーズ・コーポレーション代理人 弁理士
広 瀬 章 − ｉｇｌ ｈｗ （ｅＶ） ＣＮ０ＱＡ
Claims (20)
- （１）少なくとも約３×１０＾−＾６ｅｓｕのχ＾（＾
２＾）感受率を示すことを特徴とする、有機非線形光学
基体。 - （２）少なくとも約３×１０＾−＾６ｅｓｕのχ＾（＾
２＾）感受率を示し、約０．３〜３μｍの波長範囲の干
渉螢光が存在しないことを特徴とする、特許請求の範囲
第１項記載の有機非線形光学基体。 - （３）少なくとも約３×１０＾−＾６ｅｓｕのχ＾（＾
２＾）感受率を示し、約０．３〜３μｍの波長範囲の干
渉螢光が存在せず、光損失が約０．１ｄＢ／ｋｍ未満で
あることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の有
機非線形光学基体。 - （４）少なくとも約３×１０＾−＾６ｅｓｕのχ＾（＾
２＾）感受率を示し、約０．３〜３μｍの波長範囲の干
渉螢光が存在せず、光損失が約０．１ｄＢ／ｋｍ未満で
あり、応答時間が約１０＾−＾１＾３秒未満であること
を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の有機非線形
光学基体。 - （５）少なくとも約３×１０＾−＾６ｅｓｕのχ＾（＾
２＾）感受率を示し、約０．３〜３μｍの波長範囲の干
渉螢光が存在せず、光損失が約０．１ｄＢ／ｋｍ未満で
あり、応答時間が約１０＾−＾１＾３秒未満であり、基
本波周波数と第二高調波周波数との位相整合を示すこと
を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の有機非線形
光学基体。 - （６）少なくとも約３×１０＾−＾６ｅｓｕのχ＾（＾
２＾）感受率を示し、約０．３〜３μｍの波長範囲の干
渉螢光が存在せず、光損失が約０．１ｄＢ／ｋｍ未満で
あり、応答時間が約１０＾−＾１＾３秒未満であり、基
本波周波数と第二高調波周波数との位相整合を示し、誘
電率が約５未満であることを特徴とする、特許請求の範
囲第１項記載の有機非線形光学基体。 - （７）前記基体が、ジフェノキノジメタン型共役構造を
有する非中心対称性形状の整列分子からなるものである
、特許請求の範囲第６項記載の有機非線形光学基体。 - （８）前記ジフェノキノジメタン型分子がホスト液体媒
質中で整列しているものである、特許請求の範囲第７項
記載の有機非線形光学基体。 - （９）前記ジフェノキノジメタン型分子がホスト固体媒
質中で整列しているものである、特許請求の範囲第７項
記載の有機非線形光学基体。 - （１０）前記整列分子が、構造式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒは水素またはアルキル基を意味する）に対応
するものである、特許請求の範囲第７項記載の有機非線
形光学基体。 - （１１）前記整列分子が、構造式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒは水素またはアルキル基を意味する）に対応
するものである、特許請求の範囲第７項記載の有機非線
形光学基体。 - （１２）少なくとも約３ｍ＾２／クーロンのミラー・デ
ルタ値を示す、有機非線形光学基体。 - （１３）ミラー・デルタ値が少なくとも約３ｍ＾２／ク
ーロンであり、蒸気圧が約１０＾−＾６トル未満であり
、光損傷閾値が少なくとも約１ギガワット／ｃｍ＾２で
あることを特徴とする、特許請求の範囲第１２項記載の
固相有機非線形光学媒質。 - （１４）電荷非対称性のジフェノキノジメタン型共役構
造を持った、非中心対称性もしくは中心対称性分子配列
からなる、光学的に透明な媒質。 - （１５）非中心対称性もしくは中心対称性形状の１３，
１３−ジアミノ−１４，１４−ジシアノジフェノキノジ
メタン系分子からなる、特許請求の範囲第１４項記載の
光学的に透明な媒質。 - （１６）非中心対称性もしくは中心対称性形状の１３，
１３−ジアミノ−１４，１４−ジシアノ−４，５，９，
１０−テトラヒドロピレノキノジメタン系分子からなる
、特許請求の範囲第１４項記載の光学的に透明な媒質。 - （１７）固体重合体基体に１３，１３−ジアミノ−１４
，１４−ジシアノジフェノキノジメタン系分子が分布混
入されてなる、非線形光学媒質。 - （１８）固体重合体基体に１３，１３−ジアミノ−１４
，１４−ジシアノ−４，５，９，１０−テトラヒドロピ
レノキノジメタン系分子が分布混入されてなる、非線形
光学媒質。 - （１９）光学感受率χ＾（＾３＾）が少なくとも約２×
１０＾−＾９であることを特徴とする有機基体に外部場
を作用させて非中心対称性分子配向を誘起させることか
らなる、透明な有機非線形光学基体の製造方法。 - （２０）前記透明な有機非線形光学基体が、少なくとも
約３×１０＾−＾６ｅｓｕの光学感受率χ＾（＾２＾）
を示すことを特徴とするものである、特許請求の範囲第
１９項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/748,617 US4707303A (en) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | High performance nonlinear optical substrates |
| US748617 | 1985-06-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61296332A true JPS61296332A (ja) | 1986-12-27 |
Family
ID=25010205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61037150A Pending JPS61296332A (ja) | 1985-06-25 | 1986-02-21 | 高性能非線形光学基体 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4707303A (ja) |
| EP (1) | EP0205731A3 (ja) |
| JP (1) | JPS61296332A (ja) |
| CA (1) | CA1270257A (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JPH02221939A (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非線形光学材料組成物及び光学薄膜の製造方法 |
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| US4774025A (en) * | 1985-06-25 | 1988-09-27 | Hoechst Celanese Corporation | Nonlinear optical medium of a naphthoquinodimethane compound |
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-
1986
- 1986-01-30 EP EP86101229A patent/EP0205731A3/en not_active Withdrawn
- 1986-02-05 CA CA000501171A patent/CA1270257A/en not_active Expired - Fee Related
- 1986-02-21 JP JP61037150A patent/JPS61296332A/ja active Pending
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| EP0205731A2 (en) | 1986-12-30 |
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