JP2574697B2 - 新規な有機非線形光学材料およびそれを用いた光波長の変換方法 - Google Patents
新規な有機非線形光学材料およびそれを用いた光波長の変換方法Info
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- JP2574697B2 JP2574697B2 JP528889A JP528889A JP2574697B2 JP 2574697 B2 JP2574697 B2 JP 2574697B2 JP 528889 A JP528889 A JP 528889A JP 528889 A JP528889 A JP 528889A JP 2574697 B2 JP2574697 B2 JP 2574697B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は波長変換素子等の非線形光学効果を利用する
各種素子に用いるに適した非線形光学材料に関する。ま
た、非線形光学材料を用いた光波長の変換方法に関す
る。
各種素子に用いるに適した非線形光学材料に関する。ま
た、非線形光学材料を用いた光波長の変換方法に関す
る。
（従来の技術） 近年、非線形光学効果−レーザー光のような強い光電
界を与えたときに表われる、分極と電界との間の非線形
性−を有した材料が注目を集めている。
界を与えたときに表われる、分極と電界との間の非線形
性−を有した材料が注目を集めている。
かかる材料は、一般に非線形光学材料として知られて
おり、例えば次のものなどに詳しく記載されている。
“Nonliner Optical Properties of Organic and Polym
eric Material"ACS SYMPOSIUM SERIES 233 David J.Wil
liams編（American Chemical Society、1983年刊）、
「有機非線形光学材料」加藤正雄、中西八郎監修（シー
・エム・シー社、1985年刊）。
おり、例えば次のものなどに詳しく記載されている。
“Nonliner Optical Properties of Organic and Polym
eric Material"ACS SYMPOSIUM SERIES 233 David J.Wil
liams編（American Chemical Society、1983年刊）、
「有機非線形光学材料」加藤正雄、中西八郎監修（シー
・エム・シー社、1985年刊）。
非線形光学材料の用途の１つに、２次の非線形効果に
基づいた第２高調波発生（SHG）および和周波、差周波
を用いた波長変換デバイスがある。これまで実用上用い
られているものは、ニオブ酸リチウムに代表される無機
質のペロブスカイト類である。しかし近年になり、電子
供与基および電子吸引基を有するπ電子共役系有機化合
物は前述の無機質を大きく上回る、非線形光学材料とし
ての諸性能を有していることが知られるようになつた。
基づいた第２高調波発生（SHG）および和周波、差周波
を用いた波長変換デバイスがある。これまで実用上用い
られているものは、ニオブ酸リチウムに代表される無機
質のペロブスカイト類である。しかし近年になり、電子
供与基および電子吸引基を有するπ電子共役系有機化合
物は前述の無機質を大きく上回る、非線形光学材料とし
ての諸性能を有していることが知られるようになつた。
従つて、この材料の用いるべき非線形光学応答を示す
有機化合物としては、まず分子状態での非線形感受率が
高いもの程望ましい。このような性質の発現にはπ電子
共役鎖の長い化合物が有用であることが知られており、
前述の文献にも種々記載されているが、それらの化合物
においては自明の如く吸収極大波長が長波長化し、例え
ば青色光の透過率の低下を招き、第２高調波としての青
色光の発生に障害となる。このことは、ｐ−ニトロアニ
リン誘導体においても生じており、第２高調波発生の効
率にその波長の透過率の影響が大きいことは、Alain Az
ma他著、Proceedings of SPIE、400巻、New Optieal
Materials,（1983）186頁第４図より明らかである。
有機化合物としては、まず分子状態での非線形感受率が
高いもの程望ましい。このような性質の発現にはπ電子
共役鎖の長い化合物が有用であることが知られており、
前述の文献にも種々記載されているが、それらの化合物
においては自明の如く吸収極大波長が長波長化し、例え
ば青色光の透過率の低下を招き、第２高調波としての青
色光の発生に障害となる。このことは、ｐ−ニトロアニ
リン誘導体においても生じており、第２高調波発生の効
率にその波長の透過率の影響が大きいことは、Alain Az
ma他著、Proceedings of SPIE、400巻、New Optieal
Materials,（1983）186頁第４図より明らかである。
従つて青色光に対する透過率の高い非線形光学材料の
出現が望まれている。従来、ニトロアニリンのベンゼン
核の炭素原子を窒素原子などで置き換えることが検討さ
れて来たが必ずしも満足のいく結果は得られていない。
出現が望まれている。従来、ニトロアニリンのベンゼン
核の炭素原子を窒素原子などで置き換えることが検討さ
れて来たが必ずしも満足のいく結果は得られていない。
また、本願出願人はより優れた方法について、特開昭
62−210430号広報および特開昭62−210432号公報にて開
示した。しかしながら、更に高い非線形光学応答性を示
し、且つ青色光透過性に優れた化合物の出現が求められ
ている。
62−210430号広報および特開昭62−210432号公報にて開
示した。しかしながら、更に高い非線形光学応答性を示
し、且つ青色光透過性に優れた化合物の出現が求められ
ている。
（発明が解決しようとする課題） 従つて本発明の第一の目的は、高い非線形応答性を示
し、且つ青色光透過性に優れた有機非線形光学材料を提
供することにある。第二の目的は非線形応答性のうち光
波長の変換に関する応答性を利用した方法を提供するこ
とにある。
し、且つ青色光透過性に優れた有機非線形光学材料を提
供することにある。第二の目的は非線形応答性のうち光
波長の変換に関する応答性を利用した方法を提供するこ
とにある。
（課題を解決するための手段） 本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、下記一般式
（Ｉ）で表わされる化合物を非線形光学応答性化合物と
して用いることにより、本発明の目的が達成可能なこと
を見出した。
（Ｉ）で表わされる化合物を非線形光学応答性化合物と
して用いることにより、本発明の目的が達成可能なこと
を見出した。
一般式（Ｉ） （式中、Ｑは、テトラゾール環と共役とする多重結合を
含む基を表わす。Ｒは、水素原子、アルキル基、アリー
ル基を表わす。） Ｑで表わされる、多重結合を含む基としては、例えば
置換あるいは無置換のビニル基、置換あるいは無置換の
1,3−ブタジエニル基、置換あるいは無置換のフエニル
基、置換あるいは無置換のナフチル基、置換あるいは無
置換のピリジル基が挙げられる。これらのうちでは、電
子供与性基で置換された上述の基が好ましく、特に電子
供与性基で置換されたフエニル基およびピリジル基が好
ましい。
含む基を表わす。Ｒは、水素原子、アルキル基、アリー
ル基を表わす。） Ｑで表わされる、多重結合を含む基としては、例えば
置換あるいは無置換のビニル基、置換あるいは無置換の
1,3−ブタジエニル基、置換あるいは無置換のフエニル
基、置換あるいは無置換のナフチル基、置換あるいは無
置換のピリジル基が挙げられる。これらのうちでは、電
子供与性基で置換された上述の基が好ましく、特に電子
供与性基で置換されたフエニル基およびピリジル基が好
ましい。
Ｒで表わされる基は水素原子、アルキル基、アリール
基であるが、アルキル基としては例えば、メチル基、エ
チル基、ヒドロキシエチル基、プロピル基、イソプロピ
ル基、ドデシル基が挙げられる。アリール基としては、
フエニル基、３−メチルフエニル基、４−クロロフエニ
ル基、２−ナフチル基が挙げられる。これらのうち、炭
素数６以下のものが好ましく、特に水素原子が好まし
い。
基であるが、アルキル基としては例えば、メチル基、エ
チル基、ヒドロキシエチル基、プロピル基、イソプロピ
ル基、ドデシル基が挙げられる。アリール基としては、
フエニル基、３−メチルフエニル基、４−クロロフエニ
ル基、２−ナフチル基が挙げられる。これらのうち、炭
素数６以下のものが好ましく、特に水素原子が好まし
い。
なお、上述の電子供与性基としては置換基定数σ＋が
負の置換基を指す。
負の置換基を指す。
置換基定数は、構造活性相関懇話会編「化学の領域」
増刊122号の「薬物の構造活性相関−ドラツクデザイン
と作用機作研究への指針」95〜111頁 南江堂社刊やコ
ルビン・ハンシユ（Corwin・Hansch）、アルバート・レ
オ（Albert・Leo）著、「サブステイチユーアント・コ
ンスタンツ・フオー・コーリレーシヨン・アナリシス・
イン・ケミストリー・アンド・バイオロジー」（Substi
tuent Constants for Correlation Analysis in Chemis
try and Biology）69〜161頁 ジヨン・ワイリー・アン
ド・サンズ（John Wiley and Sons）社刊に示された値
を表わす。
増刊122号の「薬物の構造活性相関−ドラツクデザイン
と作用機作研究への指針」95〜111頁 南江堂社刊やコ
ルビン・ハンシユ（Corwin・Hansch）、アルバート・レ
オ（Albert・Leo）著、「サブステイチユーアント・コ
ンスタンツ・フオー・コーリレーシヨン・アナリシス・
イン・ケミストリー・アンド・バイオロジー」（Substi
tuent Constants for Correlation Analysis in Chemis
try and Biology）69〜161頁 ジヨン・ワイリー・アン
ド・サンズ（John Wiley and Sons）社刊に示された値
を表わす。
以下に本発明に用いられる化合物の具体例を示すが、
本発明の範囲はこれらのみに限られるものではない。
本発明の範囲はこれらのみに限られるものではない。
これらの化合物の合成は、スキーム１に従つて合成す
ることができる。
ることができる。
合成例１（化合物１の合成） DMF100ml中にｐ−メトキシベンゾニトリル27.1g（0.2
ml）、アジ化ナトリウム14.3g（0.22mol）及び塩化アン
モニウム1.2g（0.022mol）を加え、反応温度を100℃に
保ちながら７時間加熱撹拌した。反応終了後、DMFを減
圧留去した後水および濃塩酸を加えて酸性にし、得られ
た固体を過し、水／メタノールにて再結晶すると化合
物１が得られた。
ml）、アジ化ナトリウム14.3g（0.22mol）及び塩化アン
モニウム1.2g（0.022mol）を加え、反応温度を100℃に
保ちながら７時間加熱撹拌した。反応終了後、DMFを減
圧留去した後水および濃塩酸を加えて酸性にし、得られ
た固体を過し、水／メタノールにて再結晶すると化合
物１が得られた。
収量5.2g 収率14.8％ 合成例２（化合物６の合成） DMF100ml中に４−シアノピリジン20.8g（0.2mol）、
アゾ化ナトリウム14.3g（0.22mol）及び塩化アンモニウ
ム1.2g（0.022mol）を加え、反応温度を100℃に保ちな
がら4.5時間加熱撹拌した。
アゾ化ナトリウム14.3g（0.22mol）及び塩化アンモニウ
ム1.2g（0.022mol）を加え、反応温度を100℃に保ちな
がら4.5時間加熱撹拌した。
反応終了後、DMFを減圧留去し、水および濃塩酸を加
えてpH5にし、得られた固体を取し、水にて再結晶す
ると化合物６が得られた。
えてpH5にし、得られた固体を取し、水にて再結晶す
ると化合物６が得られた。
収量22g 収率74.8％ 後述の実施例より明らかなように、本発明の非線形光
学材料は波長変換用の材料として特に有用なものであ
る。しかしながら本発明の非線形光学材料の用途は波長
変換素子にかぎられるものではなく、非線形光学効果を
利用するものであればいかなる素子にも使用可能であ
る。本発明の非線形光学材料が用いられうる素子の具体
例として、波長変換素子以外に、光双安定素子（光記憶
素子、光パルス波形制御素子、光リミター、微分増幅素
子、光トランジスター、A/D変換素子、光論理素子、光
マルチバイブレーター、光フリツプフロツプ回路等）、
光変調素子および位相共役光学素子等が挙げられる。
学材料は波長変換用の材料として特に有用なものであ
る。しかしながら本発明の非線形光学材料の用途は波長
変換素子にかぎられるものではなく、非線形光学効果を
利用するものであればいかなる素子にも使用可能であ
る。本発明の非線形光学材料が用いられうる素子の具体
例として、波長変換素子以外に、光双安定素子（光記憶
素子、光パルス波形制御素子、光リミター、微分増幅素
子、光トランジスター、A/D変換素子、光論理素子、光
マルチバイブレーター、光フリツプフロツプ回路等）、
光変調素子および位相共役光学素子等が挙げられる。
本発明の化合物は、例えば粉末の形、宿主格子（ポリ
マー、包接化合物、固溶体、液晶）中の分子の包有物の
形、支持体上に沈積した薄層の形（ラングミーア・ブロ
ジエツト膜など）、単結晶の形、溶液の形等、種々の形
で非線形光学材料として用いることができる。
マー、包接化合物、固溶体、液晶）中の分子の包有物の
形、支持体上に沈積した薄層の形（ラングミーア・ブロ
ジエツト膜など）、単結晶の形、溶液の形等、種々の形
で非線形光学材料として用いることができる。
また本発明の化合物をペンダントの形でポリマー、ポ
リジアセチレンなどに結合させて用いることもできる。
リジアセチレンなどに結合させて用いることもできる。
これらの方法について詳しくは前述のD.J.Williams編
の著作などに記載されている。
の著作などに記載されている。
（実施例） 次に、本発明を実施例に基づいて詳しく説明する。
実施例 第２高調波発生の測定をエス・ケー・クルツ（S.K.Ku
rts）、テイー・テイー・ペリー（T.T.Perry）著、ジヤ
ーナル オブ アプライド フイジツクス（J.Appl.Phy
s.）39巻3798頁（1968年刊）中に記載されている方法に
準じて、本発明の化合物の粉末に対して行なつた。
rts）、テイー・テイー・ペリー（T.T.Perry）著、ジヤ
ーナル オブ アプライド フイジツクス（J.Appl.Phy
s.）39巻3798頁（1968年刊）中に記載されている方法に
準じて、本発明の化合物の粉末に対して行なつた。
第１図に示した装置により測定を行つた。
すなわち、測定は、パルスYAGレーザー光（λ＝1.064
μｍ、ビーム径≒1mmφ、ピークパワー≒10Mw/cm2）を
基本波に用い、第１図に示す評価装置にて、その第２高
調波の強度を測定した。測定は、尿素の第２高調波の強
度との相対比較で行つた。また強度が弱い場合には目視
による観測を行つた。特に、基本波の２光子吸収による
発光（おもに黄、赤の発光）と第２高調波とを区別する
ために、分光器を入れ、第２高調波のみを測定する様に
した。さらに粉末法の測定は、その物質の非線形性の有
無を判断することが注目的であり、その強度比は非線形
性の大きさの、参考値である。
μｍ、ビーム径≒1mmφ、ピークパワー≒10Mw/cm2）を
基本波に用い、第１図に示す評価装置にて、その第２高
調波の強度を測定した。測定は、尿素の第２高調波の強
度との相対比較で行つた。また強度が弱い場合には目視
による観測を行つた。特に、基本波の２光子吸収による
発光（おもに黄、赤の発光）と第２高調波とを区別する
ために、分光器を入れ、第２高調波のみを測定する様に
した。さらに粉末法の測定は、その物質の非線形性の有
無を判断することが注目的であり、その強度比は非線形
性の大きさの、参考値である。
結果を表１に示した。
第１図に粉末法の測定装置を示すが、図中の番号は下記
を示す。 1:粉末試料、2:基本波カツトフイルター 3:分光器、4:フオトマル、5:アンプ （11）：波長1.064μｍ、（12）:0.532μｍ
を示す。 1:粉末試料、2:基本波カツトフイルター 3:分光器、4:フオトマル、5:アンプ （11）：波長1.064μｍ、（12）:0.532μｍ
Claims (2)
- 【請求項１】下記の一般式（Ｉ）で表わされる化合物か
ら成る非線形光学材料 一般式（Ｉ） （式中、Ｑは、テトラゾール環を共役する多重結合を含
む基を表わす。Ｒは、水素原子、アルキル基、アリール
基を表わす。） - 【請求項２】レーザー光と非線形光学材料とを用いて光
波長の変換を行なう際に、非線形光学材料として請求項
（１）記載の有機非線形光学材料を用いる光波長の変換
方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP528889A JP2574697B2 (ja) | 1989-01-12 | 1989-01-12 | 新規な有機非線形光学材料およびそれを用いた光波長の変換方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP528889A JP2574697B2 (ja) | 1989-01-12 | 1989-01-12 | 新規な有機非線形光学材料およびそれを用いた光波長の変換方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02184829A JPH02184829A (ja) | 1990-07-19 |
| JP2574697B2 true JP2574697B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=11607054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP528889A Expired - Fee Related JP2574697B2 (ja) | 1989-01-12 | 1989-01-12 | 新規な有機非線形光学材料およびそれを用いた光波長の変換方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2574697B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2167384A1 (en) * | 1994-05-16 | 1995-11-23 | Hideki Ushio | Process for producing tetrazole compound and intermediate therefor |
| US6792953B2 (en) | 2000-09-12 | 2004-09-21 | Filligent Limited | Tobacco smoke filter |
-
1989
- 1989-01-12 JP JP528889A patent/JP2574697B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02184829A (ja) | 1990-07-19 |
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