JPS63113526A - 三次非線形光学応答を示す側鎖形液晶性高分子媒体 - Google Patents

三次非線形光学応答を示す側鎖形液晶性高分子媒体

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JPS63113526A
JPS63113526A JP62249639A JP24963987A JPS63113526A JP S63113526 A JPS63113526 A JP S63113526A JP 62249639 A JP62249639 A JP 62249639A JP 24963987 A JP24963987 A JP 24963987A JP S63113526 A JPS63113526 A JP S63113526A
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polymer
transparent
formula
optical medium
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JP62249639A
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トーマス・エム・レスリー
ヒヤン−ナン・ユーン
ロナルド・エヌ・デマルチノ
ジェームズ・ビー・スタマトフ
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Hoechst Celanese Corp
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    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/35Non-linear optics
    • G02F1/355Non-linear optics characterised by the materials used
    • G02F1/361Organic materials
    • G02F1/3615Organic materials containing polymers
    • G02F1/3617Organic materials containing polymers having the non-linear optical group in a side chain
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/04Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/38Polymers
    • C09K19/3833Polymers with mesogenic groups in the side chain
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    • C09K19/3852Poly(meth)acrylate derivatives

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、三次非線形光学応答を示す液晶性ポリマーか
らなる透明光学媒体の製造方法、ならびに透明非線形光
学媒体および光学的光スィッチもしくは光変調装置に関
する。本発明の光学媒体は、一般に側鎖形液晶性ポリマ
ーの透明フィルムからなる。
(従来の技術) 大きな非局在化π電子系を有する有機および高分子材料
が非線形光学応答を示すことができ、多くの場合にその
応答は無毀基体が示すものよりはるかに大きくなること
は公知である。
また、有機および高分子材料の特性は、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。
大きな二次非線形性を示す有機もしくは高分子材料の薄
膜を電子回路と組合わせたものは、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
光学基の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。
共役有機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移もしくは再配置と
は異なり、π電子雲の分極にある点である。
有機および高分子材料の非線形光学特性は1982年9
月開催の米国化学会(AC5)第18回総会におけるA
C3高分子化学部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)に掲載されているので、参照されたい。
本発明に特に関係するのは、A、 B1ua+5tei
nW r高分子液晶J  (Plenum Publi
shing社(New York)発行、 1985)
の275〜368頁に発表されている5つの論文のよう
な側鎖形液晶性ポリマーに関連する従来技術である。
米国特許第4,293.435号には、一般式:%式%
() (式中、R3は水素またはメチル基を意味し、nは1〜
6の整数であり、R3は少なくとも2個の)ユニしン基
を含有する構造部分を意味する)で示される液晶性ポリ
マーが記載されている。
H,Finkelmann et al、’+マクロモ
レキュールズ・ケミストリー(MakroI!o1. 
Chem、)+ 179.2541(1978)には、
メソーゲン部分としてビフェニル基を持った液晶性ポリ
マーについてのモデル考察がなされている。
Pa1eos et al、、ジャーナル・オブ・ポリ
マー・サイエンス(J、 Polym、 Sci、)、
旦、 1427 (1981)には、ポリ (アクリロ
イルクロリド)とp−アミノビフェニルのようなメソー
ゲン化合物との相互作用により調製される液晶性ポリマ
ーの合成法が記載されている。
ヨーロピアン・ポリマー・ジャーナル(Eur、 P。
lym、 J、)、 18.651 (1982)には
、側鎖にシアノビフェニル基を持った下記構造のスメク
ティソクおよびネマティック型のクシ型液晶性ポリマー
が記載されている: (式中、Rは水素もしくはメチル基を意味し、nは2〜
11の整数であり、Xはオキシ、アルキレンおよびカル
ボニルオキシから選ばれた2価基を意味する)。
側鎖を持ったサーモトロピック液晶性ポリマーを記載し
ているその他の文献には、ポリマー(PaIymer)
、 25.1342 (1984);ヨーロピアン・ポ
リマー・ジャーナル、旦、 l!lL7.645 (1
985);ポリマー、訃、 615 (1985);お
よびこれらの論文中で引用されている文献がある。
(発明が解決しようとする問題点) クシ型メソーゲン基側鎖構造を特徴とする液晶性ポリマ
ーの理論と実用化に関しては、−貫して関心が持たれて
いる。
また、光スィッチおよび光変調、光学回路の情報制御、
および光通信に適した将来有望な新規な現象および装置
のための新規な非線形光学有機系を開発する目的での研
究は増え続けている。大きな二次および三次非線形性を
示す有機材料のVHF周波数用途に対する有用可能性は
、従来の無機電気光学的材料ではバンド幅の制限がある
のと好対照をなす。
よって、本発明の目的は、三次非線形光学応答を示す新
規な透明高分子光学媒体を提供することである。
本発明の別の目的は、三次非線形光学応答を示すメソー
ゲン基側鎖を持ったサーモトロピック液晶性ポリマーか
らなる透明非線形光学媒体の製造方法を提供することで
ある。
本発明のまた別の目的は、三次非線形光学応答を示すサ
ーモトロピック側鎖形液晶性ポリマーからなる透明高分
子非線形光学要素を備えた光スィッチおよび光変調装置
を提供することである。
本発明のその他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。
(問題点を解決するための手段) 本発明の上述した目的は、サーモトロピック液晶性ポリ
マーを加熱して等方性溶融相を形成し、この等方性溶融
相をそのポリマーのガラス転移温度より低温に急冷して
透明な固体媒体を形成することからなる、透明非線形光
学媒体の製造方法であって、前記ポリマーがポリマーの
少なくとも約25M量%を占めるメソーゲン基側鎖を存
し、かつガラス転V3’774度が約40℃以上のポリ
マーであり、前記透明媒体が三次非線形光学応答を示す
ことを特徴とする、透明非線形光学媒体の製造方法の提
供により達成される。
本発明の液晶性ポリマーの主鎖は、ポリビニル、ポリシ
ロキサン、ポリオキシアルキレン、ポリエステル、ポリ
アミドなどの各種構造を存することができる。この主鎖
構造は、ホモポリマー型でもコポリマー型でもよい。
等方性溶融相の急冷は、約0.001〜60秒の時間内
に行うことが好ましい。
上記方法により製造された透明非線形゛光学媒体は、一
般に励起波長1.91pm″i1′測定して少なくとも
約t×10−” esuの三次非線形光学応答率χf3
1を示す。
別の態様において、本発明により、サーモトロピック液
晶性ポリマーをその中間相温度範囲より高温に加熱して
等方性溶融相を形成し、この等方性溶融相をそのポリマ
ーのガラス転移温度より低温に急冷して透明な固体媒体
を形成することからなる、透明非線形光学媒体の製造方
法であって、前記透明非線形光学媒体は励起波長1.9
1−で測定して少なくとも約I X 10− ” es
uの三次非線形光学S受率χ0ゝを示すものであり、前
記ポリマーは一般式:   −EP)−i −y−z (式中、Pはポリマー主鎖単位を意味し;mは少なくと
も10の整数であり;Sは原子数約1〜25の線状鎖長
を有する屈曲性スペーサー基を意味し;Xは−NR−1
−〇−もしくは−S−を意味し;Rは水素もしくはC3
〜C4アルキル基を意味し;Yを意味し;Zは電子供与
性基もしくは電子吸引性基を意味する)に対応する反復
単量体単位により構成される、ガラス転移温度が約60
℃以上のポリマーであることを特徴とする、透明非線形
光学媒体の製造方法が提供される。
C4〜C4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、イソブチルおよび2−ブチ
ル基である。
本明細書において、「電子供与性」の基とは、共役電子
構造を電磁エネルギーの投入により分極させた場合にπ
電子系に電子密度を付与する有機置換基を意味する。
「電子吸引性」の基とは、共役電子構造を電磁エネルギ
ーの投入により分極させた場合にπ電子系から電子密度
を吸引する電気陰性の有機置換基を意味する。
上の式においてZで示される電子供与性置換基の例は、
アミン、アルキル、アルコキシ、アルキルチオ、ヒドロ
キシ、チオロ、アシルオキシ、ビニル、ハロゲノなどで
ある。
上の式においてZで示される電子吸引性置換基の例は、
ニトロ、ハロアルキル、シアノ、アシル、アルカノイル
オキシ、アルコキシスルホニルなどである。
本明細書で使用した「透明」なる用語は、光学媒体が、
入射基本光の周波数および発生した光の周波数に関して
透明、すなわち光透過性であることを意味する。非線形
光学装置において、本発明の非線形光学媒体要素は、入
射光周波数と射出光周波数の両方に対して透明である。
本明細書で使用した「サーモトロピックポリマー」なる
用語は、溶融相において液晶性(すなわち、異方性)で
あるポリマーを意味する。
また、本明細書において「等方性」とは、液晶性ポリマ
ーからなる透明媒体の光学特性が、すべてのテンソル方
向において等しいことを意味する。
本発明の別のLi様において、本発明により、サーモト
ロピック液晶性ポリマーをその中間相温度範囲より高温
に加熱して等方性溶融相を形成し、この等方性溶融相を
そのポリマーのガラス転移温度より低温に急冷して透明
な固体媒体を形成することからなる、透明非線形光学媒
体の製造方法であって、前記透明非線形光学媒体は励起
波長1.91−で測定して少なくとも約lXl0−” 
esuの三次非線形光学感受率χ33) を示すもので
あり、前記ポリマーは一般式: %式% (式中、nは約4〜20の整数であり;x′は−NR’
−1−〇−もしくは−S−を意味し、RIは水素もしく
はメチル基を意味し、Zlは−NO,、−CNもしくは
−CFiを意味する)に対応する反復単量体単位により
構成される、重量平均分子量が約5000〜200.0
00の範囲内、ガラス転移温度が約40℃以上のポリマ
ーであることを特徴とする透明非線形光学媒体の製造方
法が提供される。
上に示したアクリル型単量体単位の一般式において、ビ
フェニル構造は相当するスチルベン構造とすることもで
きる。
また別の態様において、本発明は、−In式:%式% (式中、Pはポリマー主鎖単位を意味し;mは少なくと
も10の整数であり;Sは原子数約1〜25の線状鎖長
を有する屈曲性スペーサー基を意味し;Xは−NR−5
−〇−もしくは−S−を意味し;Rは水素もしくは01
〜C4アルキル基を意味し;Yを意味し;Zは電子供与
性基もしくは電子吸引性基を意味する)に対応する反復
単量体単位によって構成される、ガラス転移温度が約4
0℃以上の液晶性ポリマーからなる透明非線形光学媒体
であって、励起波長1 、91 unで測定して少なく
とも約1×10−” esuの三次非線形光学感受率χ
331 を示し、巨視的中心対称性を持った等方性分子
配列形態を有することを特徴とする、透明非線形光学媒
体を提供する。
また別の態様において、本発明は、一般式:%式% (式中、nは約4〜20の整数であり、XIは−NR’
−1−〇−もしくは−S−を意味し、lilは水素もし
くはメチル基を意味し;z+は−NO2、−CNもしく
は−Chを意味する)に対応する反復単量体単位により
構成される、重量平均分子量が約5000〜200,0
00の範囲内、ガラス転移温度が約40’C以上の液晶
性ポリマーからなる透明非線形光学媒体であって、励起
波長1.91/Jlで測定して少なくとも約t×10−
” esUの三次非線形光学感受率χ(″)を示し、巨
視的中心対称性を持った等方性分子配列形態を有するこ
とを特itkとするυ明非線形光学媒体を提供する。
本発明の非線形光学媒体は顕著な光学透明性を有する。
すなわち、この媒体は典型的には透過入射光の約5%未
満、好ましくは約1%未満の散乱しか示さない。
別の態様において、本発明は、一般式:−E P =τ −y−z (式中、Pはポリマー主鎖単位を意味し;mは少なくと
も10の整数であり;Sは原子数約1〜25の線状鎖長
を有する屈曲性スペーサー基を意味し;Xは−NR−1
−〇−もしくは−S−を意味し;Rは水素もしくはC1
〜Cオアルキル基を意味し;Yを意味し;Zは電子供与
性基もしくは電子吸引性基を意味する)に対応する反復
単量体単位により構成される、ガラス転移温度約40°
C以上の液晶性ポリマーの透明固体媒体からなる高分子
非線形光学要素を備えた光学的光スィッチもしくは光変
調装置であって、前記透明非線形光学媒体が励起波長1
.91μmで測定して少なくとも約i X 10− ”
 esuの三次非線形光学感受率χfi+ を示し、巨
視的中心対称性を持った等方性分子配列形態を存するも
のであることを特徴とする、光学的光スィッチもしくは
光変調装置を提供する。
また別の態様において、本発明は、一般式:%式% (式中、nは約4〜20の整数であり;X′は−NR’
−1−〇−もしくは−S−を意味し;R1は水素もしく
はメチル基を意味し、Zlは−NO□、−CNもしくは
−CF、+を意味する)に対応する反復単量体単位によ
り構成される、重量平均分子量が約5000〜200,
000の範囲内、ガラス転移温度が約40゛C以上の液
晶性ポリマーの透明固体媒体からなる高分子非線形光学
要素を備えた光学的光スィッチもしくは光変調装置であ
って、前記透明非線形光学媒体が励起波長1.91μm
で測定して少なくとも約txio−” esuの三次非
線形光学感受率χ33′を示し、巨視的中心対称性を持
った等方性分子配列形態を存するものであることを特徴
とする、光学的光スィッチもしくは光変調装置を提供す
る。
ン1性ポリマーの合” メソーゲン基側鎖を有するポリビニル系液晶性ポリマー
の合成の例は、下記の反応系列式により示される。
メソーゲン基側鎖を存するポリシロキサン系液晶性ポリ
マーの合成の例は、下記の反応式で示すようにオルガノ
水素ポリシロキサン化合物とビニル置換メソーゲン化合
物との反応により行われる。
オルガノポリシロキサン主鎖の平均ケイ素原子数は、約
3〜3000の範囲内で変動しうる。
メソーゲン基側鎖を有するポリシロキサン系液晶性ポリ
マーは、米国特許第4,358,391号、同第4.3
88,453号および同第4,410,570号;なら
びにマクロモレキュールズ・ケミストリー速報版(Ma
kromol、 Cheal、、 Rapid Com
mun、)、 3.557 (1982)および同5.
287 (1984)に記載されているので、参照され
たい。
メソーゲン基側鎖を有するポリオキシアルキレン系液晶
性ポリマーの合成の伊1は、下記の重合反応により示さ
れる。
メソーゲン基側鎖を存する液晶性ポリマーの製造方法に
ついては、特開昭62−190208号、同62−19
0230号および同62−190223号に説明されて
いるので、参照されたい。
匪盟昆叉ヱ!並 非線形光学の基本概念およびその化学構造との関係は、
外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 approximat
ion)により説明することができる。
前掲のACSシンポジウム・シリーズ233 (198
3)に概説されているように、下記の基本式fil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掻率であり、係数βおよ
びγはそれぞれ二次および三次の超分極率(hyper
polarizabili ty)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
ベルでの構造がいかなるものであってもゼロとなること
はない、βのような偶数次の係数は、分子および/もし
くは単位格子レベルで反転対称中心を有す・る構造のも
のについてはゼロとなる。
下記の弐(2)は式(1)と同じであるが、ただし、液
晶ドメイン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。−μ、;αE+βEE + rEEE + 
、、、  (1)P=P、+χ31ゝE+χfil E
E+χ+j+EHH、、、+21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。
本発明の液晶性ポリマー基体は、典型的には光学的に透
明であり、第三高調波発生のような超分極テンソル特性
を示す。
上記の理論的考察は、Garito et alによる
上掲のACSシンポジウム・シリーズ233 (198
3)の第工章;およびLipscomb et al+
 ジャーナル、オブ・ケミカル・フィジフクス(J、 
Chem、 Phys、)、 75゜1509 (19
81)に詳細に論じられているので参照されたい・また
・Lalama et al、 フィジカル・レビs、
 −(Pbys、 Ray、)、 A20.1179 
(1979)  ;およびGarito et al+
 モレキュールズ・クリスタルズ・アンド・リキッド・
クリスタルズ(Mo1.、 Cryst。
and Liq、 Cryst、)、 106.219
 (1984) も参照できる。
以下の実施例は、本発明をさらに例示するものである。
要素および具体的成分は、代表例として提示したもので
あり、本発明の範囲内において各種の変更をなすことが
できる。
実庭皿土 本実施例は、本発明に有用な下記式で示されるポリ (
6−(4−二トロビフェニルオキシ)へキシルメタクリ
レート〕の製造を例示する。
(1)4−ベンゾイルオキシビフェニル1000m容量
の三ツロフラスコ中のピリジン500鴫に、4−ヒドロ
キシビフェニル170gを加よる。
この混合物を10℃に冷却し、塩化ベンゾイル155g
を混合物の温度を20℃以下に保持しながら滴下する。
滴下終了後、混合物を徐々に加熱して還流させ、還流温
度に30分間保持する。得られた反応混合物を次いで室
温に冷却する。
固化した生成物を続いて、HCl 250 mおよび水
2501112と混合し、次いでさらにHCI と水と
を加え、得られたスラリーをブレンダで十分に混合する
粒子状の固体を濾別し、中性pHになるまで水洗し、1
晩風乾する。得られた粗生成物をn−ブタノールから再
結晶する。融点149〜150℃。
(2)  4−ベンゾイルオキシ−4”−ニトロビフェ
ニル 4−ベンゾイルオキシビフェニル(40g )を氷酢酸
310鴫と混合し、85℃に加熱する0反応媒質の温度
を85〜90℃に保持しながら発煙硝酸(10k)を徐
々に添加する。添加終了後、反応混合物を室温に冷却す
る。
析出した固体を濾別し、水およびメタノールで洗浄する
。得られた粗生成物を氷酢酸から再結晶する。融点21
1〜214℃。
(3)4−ヒドロキシ−4′−ニトロビフェニル4−ペ
ンオイルオキシ−4”−二トロビフェニル(60g )
をエタノール300にと混合し、加熱還流させる。水1
00鵬中にKOH40gをとかした溶液を還流下に滴下
する。滴下終了後、混合物を30分間還流させ、1晩冷
却する。得られた青色の結晶性カリウム塩を濾別し、乾
燥する。
乾燥した塩を最少量の沸騰水に溶解させ、酸性pHにな
るまでIIcI/水の50150?S液を添加する。
得られた黄色の粗生成物を濾別し、中性になるまで水洗
した後、エタノールから再結晶する。融点203〜20
4 ℃。
エタノール40011111に4−ヒドロキシ−4′−
ニトロビフェニル21.5 gを加え、混合物を加熱還
流させる。これに、水39mHにKOH7,1gをとか
した溶液を還流温度で滴下する。滴下完了後、6−プロ
モヘキサノール21.7 gを添加し、反応媒質を約1
5時間還流させる。次いで、反応媒質を冷却し、エタノ
ールを回転式蒸発器で除去する。
固体残渣をブレンダ内で水によりスラリー化し、粒子状
の固体を濾別し、水洗し、風乾する。得られた粗生成物
をエタノールから再結晶する。融点117〜119 ℃
4−(6−ヒトロキシヘキシルオキシ)−4′−二トロ
ビフェニル(22g )を乾燥ジオキサン500賊に溶
解し、45℃に加熱する。トリエチルアミン14gを添
加し、次いでメタクリロイルクロリド10.5gを同量
のジオキサンに溶解させた溶液を、反応媒質の温度を4
5℃に保持しながら滴下する。
反応媒質を45℃で約5時間攪拌する。追加のメタクリ
ロイルクロリド5gを添加し、反応系を45℃で約20
時間撹拌する0次いで、ジオキサンを減圧除去し、固体
残渣をブレンダ内で水によりスラリー化する0粒子状の
固体を濾別し、水洗し、風乾する。この粗製モノマー生
成物をエタノールから再結晶する。融点53〜56℃。
上記Cで得られたモノマー(2g)を反応器内において
脱気ベンゼン20賊に溶解し、1モル%のアゾジイソブ
チロニトリルを反応媒質に添加する。
反応器を60℃に4日間加熱する。この期間中にポリマ
ー生成物は反応媒質から分離してくる0重合終了後、下
層をプレンダ内でメタノールによりスラリー化する0次
いで、固体ポリマーを濾別し、メタノールで洗浄し、減
圧乾燥する。
得られたポリマーは、約35〜45℃の範囲内にガラス
転移温度(Tg)を有し、約64〜65℃で中間相を形
成する。
このポリマーの試料を光学ガラス上に塗布し、80℃の
温度に加熱して等方性溶融相を生成させる。
ポリマーが塗布されたガラス基体を冷表面上に置くこと
によりこのポリマー溶融相を急冷すると、ポリマーは透
明なガラス質皮膜の形態で固化する。
ポリマー溶融相の試料を1℃/分の速度で徐冷した場合
には、得られた固体皮膜は半透明であり−、ネマティッ
クの様相を呈する。
急冷により得られた透明皮膜の試料は中心対称性の分子
配列を有し、透過入射光線の5%未満の散乱しか示さな
いのに対し、徐冷により得られた半透明皮膜の試料は、
入射光線の30%以上の散乱を示す。
この透明皮膜を非線形光学要素として四波混合装置に組
み込んだ場合、これは励起波長1.91μ0で測定して
約1 ×lQ−+1 esuより大きな三次非線形光学
感受率χ33′ を示す、半透明皮膜は、同様の条件下
で1 ×1Q−118suより小さな三次非線形光学怒
受率χC3ンを示す。
去止且1 本実施例は、本発明に有用な下記式で示される側鎖形液
晶性ポリシロキサンポリマーの製造を例示する。
エニル エタノール400踵に4−ヒドロキシ−4′−二トロビ
フェニル21.5gを添加し、この混合物を加熱還流さ
せる。これに、水3Q+nQにKOH7,1gを溶解さ
せた溶液を還流温度で滴下する0滴下終了後、5−プロ
モー1−ペンテン18gを添加し、反応媒質を還流温度
に約15時間加熱する。冷却した混合物からエタノール
を減圧除去し、固体残渣をプレンダ内で水によりスラリ
ー化し、濾別し、水洗し、風乾する。得られた生成物を
次いで90/10のヘキサン/トルエンから再結晶させ
る。融点74〜76℃。
B、jゝ晶 ポリマーのノ 4−(4−ペンテンオキシ)−4′−二トロビフェニル
とポリ (メチル水素シロキサン)(平均分子量500
〜2000)とを、ビフェニル反応物質の方が10モル
%過剰となる割合で乾燥トルエン中に溶解させる。この
反応媒質に、クロロ白金酸触媒(イソプロパツール95
重量/容量%溶液)1〜2滴を添加する。
60℃に約15時間加熱した後、反応混合物をメタノー
ルに投入して、固体ポリマーの析出物を分離させる。析
出した固体ポリマーを回収し、ポリマーをクロロホルム
に熔解させ、次いで溶液からメタノールにより析出させ
ることによりポリマーの精製を行う。
実施例1に記載の方法に従って、上記ポリマー−から透
明光学媒体をjljl製する。得られた媒体は、巨視的
中心対称性を持った等方性分子配列を有し、透過入射光
線の5%未満の散乱しか示さず、励起波長1.91−で
測定して約1 ×1Q−118sLIより大きな三次非
線形光学感受率χ0ゝを示す。
以下の実施例に述べる方法により製造したポリマーにつ
いても、同様な光学的特性が認められる。
叉ユ拠主 本実施例は、本発明に有用な下記式で示される側鎖形液
晶性ポリオキシアルキレンポリマーの製造を例示する。
ロビフェニル 塩化メチレン250gに4−(4−ペンテンオキシ)−
4“−ニトロビフェニル28.3gを添加する。得られ
た溶液を0°Cに冷却し、これにm−クロロ過安息香酸
18gを徐々に添加する。得られた混合物を0°Cで2
4時間攪拌し、室温まで昇温させる。
この溶液をiIt遇し、濾液を粉炭酸ナトリウムおよび
水で洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥する。
溶媒を室温で回転式蒸発器により除去すると、固体残渣
として目的生成物が得られる。
B−’jfL;ji  ポリマーのブ 4−(4,5−エポキシペントキシ)−4°−ニトロビ
フェニル(2g)を無水ベンゼンに溶解させ、1モル%
の三フッ化ホウ素・エーテレート触媒と共に40℃に1
5時間加熱する。
生成したポリオキシペンチレンポリマーを、溶液からメ
タノールにより析出させて回収し、減圧乾燥する。
このポリマーの精製は、塩化メチレン溶液からメタノー
ルにより析出させて行う。
実施例4 本実施例は、次式で示されるポリ 〔4−ニトロビフェ
ニルオキシへキシルオキンメチルエチレンテレフタレー
ト〕の製造を例示する。
冷却器および磁気撹拌機を取りつけた1β容の丸底フラ
スコに入れたsoo mのトルエンに、4−ヒドロキシ
−4″−ニトロビフェニルのカリウム塩7.6 g (
0,03モル)、6−ヨード−1−ヘキサノール4.9
 g (0,035モル)、18−クラウン−6−エー
テル0.5gを加える。この混合物を、上記カリウム塩
がすべて溶解し、反応し終わるまで(この青色結晶性固
体の消失により判定)、約20時間還流加熱する。得ら
れた溶液を熱濾過した後、室温に冷却する。溶媒除去後
、固体残)古をエタノールから再結晶して、精製生成物
を得る。融点117〜119°C0 B、2.2−ジメチル−4−ブロモメチル−1,3−ジ
オキソラン ブロモメチルエチレングリコールのアセトン溶液を、無
水硫酸マグネシウムの存在下に24時間還流加熱する。
冷却した反応混合物を濾過して溶媒を除去すると、粗生
成物が残渣として得られる。
−ジオキソラン 冷却器と磁気攪拌機を取りつけた容量11の丸底フラス
コに、4−(6−ヒドロキシへキシルオキシ)−4°−
ニトロビフェニルのカリウム塩10.6 g(0,03
モル)、2.2−ジメチル−4−ブロモメチル−1,3
−ジオキソラン5.85g  (0,03モル)、およ
び18−クラウン−6−エーテル0.5gを加える。
反応混合物を10時間還流加熱した後、熱濾過する。
溶媒を除去すると、粗生成物が残虐として得られる。
工程Cの粗生成物を、痕跡量の塩酸を含有する水性メタ
ノール溶液中で5時間加熱する。反応混合物を濾過し、
溶媒を除去し、得られた固体残渣をエタノールから再結
晶すると、精製生成物が得られる。
E、コモノマーの  1重人 4−ニトロビフェニルオキシへキシルオキシメチルエチ
レングリコール19.45 gと水酸化ナトリウム4g
とを水300 mに溶解した溶液を、10%ラウリル硫
酸ナトリウム水溶液30111!+とともに、高速ブレ
ンダに入れる。運転中のブレンダに、テレフタロイル・
クロリド10.16 gをトルエン15011IQに溶
解した溶液を添加し、攪拌をさらに5分間続ける。この
混合物をアセトンに投入し、析出したポリマーを濾別し
、水洗し、風乾する。
このポリマーのガラス転移温度(Tg)は60〜65℃
の範囲内にある。
出願人 へキスト・セラニーズ・ コーポレーション

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)サーモトロピック液晶性ポリマーを加熱して等方
    性溶融相を形成し、この等方性溶融相をそのポリマーの
    ガラス転移温度より低温に急冷して透明な固体媒体を形
    成することからなる、透明非線形光学媒体の製造方法で
    あって、前記ポリマーがポリマーの少なくとも約25重
    量%を占めるメソーゲン基側鎖を有し、ガラス転移温度
    が約40℃以上のポリマーであり、前記透明媒体が三次
    非線形光学応答を示すことを特徴とする、透明非線形光
    学媒体の製造方法。
  2. (2)前記液晶性ポリマーがポリビニル主鎖構造を有す
    るものである、特許請求の範囲第1項記載の方法。
  3. (3)前記液晶性ポリマーがポリシロキサン主鎖構造を
    有するものである、特許請求の範囲第1項記載の方法。
  4. (4)前記液晶性ポリマーがポリオキシアルキレン主鎖
    構造を有するものである、特許請求の範囲第1項記載の
    方法。
  5. (5)前記液晶性ポリマーがポリエステル主鎖構造を有
    するものである、特許請求の範囲第1項記載の方法。
  6. (6)前記液晶性ポリマーがポリアミド主鎖構造を有す
    るものである、特許請求の範囲第1項記載の方法。
  7. (7)等方性溶融相から透明固体相へのポリマーの急冷
    を、約0.001〜60秒の時間内に行う、特許請求の
    範囲第1項記載の方法。
  8. (8)前記透明非線形光学媒体が、励起波長1.91μ
    mで測定して少なくとも約1×10^−^1^1esu
    の三次非線形光学感受率x^(^3^)を示す、特許請
    求の範囲第1項記載の方法。
  9. (9)サーモトロピック液晶性ポリマーをその中間相温
    度範囲より高温に加熱して等方性溶融相を形成し、この
    等方性溶融相をそのポリマーのガラス転移温度より低温
    に急冷して透明な固体媒体を形成することからなる、特
    許請求の範囲第1項記載の透明非線形光学媒体の製造方
    法であって、前記透明非線形光学媒体は励起波長1.9
    1μmで測定して少なくとも約1×10^−^1^1e
    suの三次非線形光学感受率x^(^3^)を示すもの
    であり、前記ポリマーは一般式:▲数式、化学式、表等
    があります▼ (式中、Pはポリマー主鎖単位を意味し;mは少なくと
    も10の整数であり;Sは原子数約1〜25の線状鎖長
    を有する屈曲性スペーサー基を意味し;Xは−NR−、
    −O−もしくは−S−を意味し;Rは水素もしくはC_
    1〜C_4アルキル基を意味し;Yは ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、 又は▲数式、化学式、表等があります▼ を意味し;Zは電子供与性基もしくは電子吸引性基を意
    味する)に対応する反復単量体単位により構成される、
    ガラス転移温度が約40℃以上のポリマーであることを
    特徴とする、透明非線形光学媒体の製造方法。
  10. (10)特許請求の範囲第9項記載の方法により製造さ
    れた透明非線形光学媒体。
  11. (11)サーモトロピック液晶性ポリマーをその中間相
    温度範囲より高温に加熱して等方性溶融相を形成し、こ
    の等方性溶融相をそのポリマーのガラス転移温度より低
    温に急冷して透明な固体媒体を形成することからなる、
    特許請求の範囲第9項記載の透明非線形光学媒体の製造
    方法であって、前記透明非線形光学媒体は励起波長1.
    91μmで測定して少なくとも約1×10^−^1^1
    esuの三次非線形光学感受率x^(^3^)を示すも
    のであり、前記ポリマーは一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、nは約4〜20の整数であり;X^1は−NR
    ^1−、−O−もしくは−S−を意味し;R^1は水素
    もしくはメチル基を意味し;Z^1は−NO_2、−C
    Nもしくは−CF_3を意味する)に対応する反復単量
    体単位により構成される、重量平均分子量が約5000
    〜200,000の範囲内、ガラス転移温度が約40℃
    以上のポリマーであることを特徴とする、透明非線形光
    学媒体の製造方法。
  12. (12)特許請求の範囲第11項記載の方法により製造
    された透明光学媒体。
  13. (13)一般式:▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Pはポリマー主鎖単位を意味し;mは少なくと
    も10の整数であり;Sは原子数約1〜25の線状鎖長
    を有する屈曲性スペーサー基を意味し;Xは−NR−、
    −O−もしくは−S−を意味し;Rは水素もしくはC_
    1〜C_4アルキル基を意味し;Yは ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、 又は▲数式、化学式、表等があります▼ を意味し;Zは電子供与性基もしくは電子吸引性基を意
    味する)に対応する反復単量体単位によって構成される
    、ガラス転移温度が約40℃以上の液晶性ポリマーから
    なる透明非線形光学媒体であって、励起波長1.91μ
    mで測定して少なくとも約1×10^−^1^1esu
    の三次非線形光学感受率x^(^3^)を示し、巨視的
    中心対称性を持った等方性分子配列形態を有することを
    特徴とする、透明非線形光学媒体。
  14. (14)透過入射光の約5%未満の散乱を示す、特許請
    求の範囲第13項記載の透明非線形光学媒体。
  15. (15)一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、nは約4〜20の整数であり;X^1は−NR
    ^1−、−O−もしくは−S−を意味し;R^1は水素
    もしくはメチル基を意味し;Z^1は−NO_2、−C
    Nもしくは−CF_3を意味する)に対応する反復単量
    体単位により構成される、重量平均分子量が約5000
    〜200,000の範囲内、ガラス転移温度が約40℃
    以上のポリマーからなる、特許請求の範囲第13項記載
    の透明非線形光学媒体であって、励起波長1.91μm
    で測定して少なくとも約1×10^−^1^1esuの
    三次非線形光学感受率x^(^3^)を示し、巨視的中
    心対称性を持った等方性分子配列形態を有することを特
    徴とする、透明非線形光学媒体。
  16. (16)透過入射光の約5%未満の散乱を示す、特許請
    求の範囲第15項記載の透明非線形光学媒体。
  17. (17)一般式:▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、Pはポリマー主鎖単位を意味し;mは少なくと
    も10の整数であり;Sは原子数約1〜25の線状鎖長
    を有する屈曲性スペーサー基を意味し;Xは−NR−、
    −O−もしくは−S−を意味し;Rは水素もしくはC_
    1〜C_4アルキル基を意味し;Yは ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、 又は▲数式、化学式、表等があります▼ を意味し;Zは電子供与性基もしくは電子吸引性基を意
    味する)に対応する反復単量体単位により構成される、
    ガラス転移温度約40℃以上の液晶性ポリマーの透明固
    体媒体からなる高分子非線形光学要素を備えた光学的光
    スイッチもしくは光変調装置であって、前記透明非線形
    光学媒体が励起波長1.91μmで測定して少なくとも
    約1×10^−^1^1esuの三次非線形光学感受率
    x^(^3^)を示し、巨視的中心対称性を持った等方
    性分子配列形態を有するものであることを特徴とする、
    光学的光スイッチもしくは光変調装置。
  18. (18)一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、nは約4〜20の整数であり;X^1は−NR
    ^1−、−O−もしくは−S−を意味し;R^1は水素
    もしくはメチル基を意味し;Z^1は−NO_2、−C
    Nもしくは−CF3を意味する)に対応する反復単量体
    単位により構成される、重量平均分子量が約5000〜
    200,000の範囲内、ガラス転移温度が約40℃以
    上の液晶性ポリマーの透明固体媒体からなる高分子非線
    形光学要素を備えた特許請求の範囲第17項記載の光学
    的光スイッチもしくは光変調装置であって、前記透明非
    線形光学媒体が、励起波長1.91μmで測定して少な
    くとも約1×10^−^1^1esuの三次非線形光学
    感受率x^(^3^)を示し、巨視的中心対称性を持っ
    た等方性分子配列形態を有するものであることを特徴と
    する、光学的光スイッチもしくは光変調装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01284522A (ja) * 1988-05-11 1989-11-15 Polyplastics Co 溶融時に異方性を示す樹脂の製造法

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4915491A (en) * 1986-01-24 1990-04-10 Hoechst Celanese Corporation Side chain liquid crystalline acrylic copolymers exhibiting nonlinear optical response
US5207952A (en) * 1986-10-10 1993-05-04 University Of Southern Mississippi Side chain liquid crystalline polymers as nonlinear optical materials
EP0274128B1 (en) * 1986-12-29 1999-03-31 Idemitsu Kosan Company Limited Liquid-crystalline polymer
US5054888A (en) * 1987-04-24 1991-10-08 The University Of Rochester Methods of making composite optical devices employing polymer liquid crystal
US4808332A (en) * 1987-10-09 1989-02-28 Hoechst Celanese Corp. Acrylic copolymers exhibiting nonlinear optical response
US4865430A (en) * 1987-10-09 1989-09-12 Hoechst Celanese Corp. Acrylic copolymers exhibiting nonlinear optical response
US4822865A (en) * 1987-11-10 1989-04-18 Hoechst Celanese Corp. Acrylic copolymers exhibiting nonlinear optical response
US4913844A (en) * 1988-01-25 1990-04-03 Hoechst Celanese Corp. Acrylic polymers and copolymers exhibiting nonlinear optical response
US4826950A (en) * 1988-02-16 1989-05-02 Hoechst Celanese Corporation Condensation polymers exhibiting nonlinear optical response
FR2636634B1 (fr) * 1988-09-16 1992-11-27 Rhone Poulenc Chimie Polyurethannes, actifs en optique non lineaire et materiaux les contenant, dispositif optique les contenant et procedes de fabrication de ces composes et materiaux
US4913836A (en) * 1988-12-05 1990-04-03 Hoechst Celanese Corp. Side chain liquid crystalline polymers exhibiting nonlinear optical response
US4957655A (en) * 1989-01-12 1990-09-18 Hoechst Celanese Corp. Copolymeric nonlinear optical media
JP2657266B2 (ja) * 1989-04-28 1997-09-24 直哉 緒方 有機非線形光学材料
US5225577A (en) * 1989-04-28 1993-07-06 Naoya Ogata Organic nonlinear optical material
DE3918016A1 (de) * 1989-06-02 1990-12-06 Basf Ag (meth)arcrylat-copolymerisate sowie ihre verwendung in der nichtlinearen optik und zur herstellung von langmuir-blodgett-schichten
DE3919942A1 (de) * 1989-06-19 1990-12-20 Merck Patent Gmbh Elektrooptisches fluessigkristallsystem
US5078910A (en) * 1989-06-20 1992-01-07 Edison Polymer Innovation Corp. Polimerization of liquid crystalline monomers
DE3929053A1 (de) * 1989-09-01 1991-03-07 Basf Ag Endstaendig ethylenisch ungesaettigte verbindungen sowie ihre verwendung in der nichtlinearen optik
DE3930667A1 (de) * 1989-09-14 1991-03-28 Basf Ag Reversible oder irreversible erzeugung einer abbildung
US5061404A (en) * 1989-12-26 1991-10-29 Allied-Signal Inc. Electro-optical materials and light modulator devices containing same
US5036142A (en) * 1989-12-26 1991-07-30 Allied-Signal Inc. Process for making electro-optically active polymers
ES2060281T3 (es) * 1990-03-06 1994-11-16 Akzo Nobel Nv Sistema nlo termicamente curable y componentes opticos integrados preparados a partir del mismo.
US5087672A (en) * 1990-06-13 1992-02-11 Minnesota Mining And Manufacturing Company Fluorine-containing acrylate and methacrylate side-chain liquid crystal monomers and polymers
US5039186A (en) * 1990-08-20 1991-08-13 Hoechst Celanese Corp. Production of nonlinear optically responsive polymeric waveguides
EP0477665B1 (de) * 1990-09-24 1994-11-23 Siemens Aktiengesellschaft Vernetzte Epoxidharze mit nichtlinear-optischen Eigenschaften
EP0477666B1 (de) * 1990-09-24 1995-06-28 Siemens Aktiengesellschaft Vernetzte Epoxidharze mit nichtlinear-optischen Eigenschaften
DE4106353A1 (de) * 1991-02-28 1992-09-03 Basf Ag Reversible oder irreversible erzeugung einer abbildung
JPH06172491A (ja) * 1992-08-21 1994-06-21 Siemens Ag 非線形光学特性を有する網状化エポキシ樹脂
EP0590376A1 (en) * 1992-09-19 1994-04-06 MERCK PATENT GmbH Polymeric composite material
JP3565521B2 (ja) * 1995-07-11 2004-09-15 シャープ株式会社 重合性化合物およびそれを用いた液晶表示素子
JP3563860B2 (ja) * 1996-02-23 2004-09-08 シャープ株式会社 重合性化合物およびそれを用いた液晶表示素子
US5750213A (en) * 1996-02-26 1998-05-12 Sharp Kabushiki Kaisha Polymerizable compound and liquid crystal display device using the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4613328A (en) * 1984-10-22 1986-09-23 Cecil Boyd Bio-medical injector apparatus
US4603187A (en) * 1985-03-11 1986-07-29 Celanese Corporation Polyacetylenic compositions
EP0231770B1 (en) * 1986-01-24 1994-04-13 Celanese Corporation Light modulator device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01284522A (ja) * 1988-05-11 1989-11-15 Polyplastics Co 溶融時に異方性を示す樹脂の製造法

Also Published As

Publication number Publication date
EP0262680A3 (en) 1989-07-12
EP0262680A2 (en) 1988-04-06
US4762912A (en) 1988-08-09

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