JPH03110527A

JPH03110527A - 非線形光学素子の製造方法

Info

Publication number: JPH03110527A
Application number: JP24816789A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Mori; 寧森; Takaki Takato; 孝毅高頭
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-09-26
Filing date: 1989-09-26
Publication date: 1991-05-10

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は非線形光学素子の製造方法に関する。

（従来の技術）非線形光学素子は、高調波発生、光スィッチ、光混合な
ど、レーザ光の波長、位相、振幅の変調に利用され、光
を用いた情報処理において重要な役割を果している。

従来、非線形光学材料としては、Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｉ
などの無機化合物が用いられてきたが、変換効率が低い
などその性能が充分ではなかった。このため、高調波発
生においては基本波の光源としてＹＡＧレーザなどの大
出力レーザを用いざるを得なかった。また、電気光学的
変調素子においては変調に必要な印加磁場がｋＶ／　ａ
ｍオーダにまで達するなどの問題があった。無機化合物
を用いた非線形光学素子に関しては、Ａ、Ｙａｒｌｖ　
　ＱＵＡＮ７０ＭＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ８２ＮＤ　ＥＤ
ＩＴＩＯＮ　”　、Ｊｏｈｎ　＆ＷＩＩｅｙ、１９７５
゜などに解説されている。

近年、有機化合物のなかに非線形分極率の大きい化合物
が見出されている。そして、これら有機非線形光学材料
を用いた高効率の２次高調波素子と近赤外半導体レーザ
とを組み合わせた小型青色レーザの実現が有望視されて
いる。有機非線形光学材料に関しては、Ｄ、Ｓ、Ｃｈｅ
ｓｌａ　ａｎｄ　Ｊ、Ｚｙｓｓ’Ｎｏｎ１ｉｎｅａｒ　
０ｐＬＩｃａｌ　　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ’　Ｏ
ｒｇａｎｉｃＭｏｌｅｃｕｌｅｓ　　ａｎｄ　　Ｃｒｙ
ｓｔａｌｓ　　、Ａｃａｄｅａ＋Ｉｃ　　Ｐｒｅｓｓ。

＋９８７．などの解説書がある。しかし、これらの有機
化合物は、分子自身の双極子モーメントの相互作用の結
果中心対称を持つ結晶構造をとりやすく２次高調波発生
を禁止してしまう、光学素子として利用するに充分な大
きさ及び品質を有する結晶を育成することが困難である
などの問題があった。

（発明が解決しようとする課題）本発明は前記問題点を解決するためになされたものであ
り、優れた特性を有する有機非線形光学素子を製造し得
る方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段と作用）本発明の非線形光学素子の製造方法は、ピリミジン構造
、ピリダジン構造、ピラジン構造、テトラジン構造、フ
ルオレン構造、フルオレノン構造、又はフェニルシクロ
ヘキサン構造を有し、室温以上で液晶層を形成する液晶
化合物を液晶相への転移温度以上に加熱して、１対の配
向処理した透明基板の間隙に注入した後、前記透明基板
に設けられた透明電極を通じて前記液晶化合物に電場を
印加しつつ室温まで冷却し、前記液晶化合物を配向した
固体状態にすることを特徴とするものである。

本発明において、液晶化合物としては、室温より高温の
特定の温度範囲で強誘電性液晶相であるキラルスメクチ
ック相（ＳｍＣ”相）となり、室温では固体−となるも
のが用いられる。具体的には、ピリミジン構造、ピリダ
ジン構造、ピラジン構造、テトラジン構造、フルオレン
構造、フルオレノン構造、又はフェニルシクロヘキサン
構造を有する液晶化合物が挙げられる。

本発明において、配向処理を施した透明基板とは、液晶
状態にある液晶化合物を基板に対して垂直（垂直配向）
、平行（平行配向）、又は一定の傾斜をもたせて（傾斜
配向）配列させるための処理を施した基板をいう。垂直
配向処理の一般的な方法としては、レシチン、有機シラ
ン化合物、パーフルオロノナン酸クロム錯体などを塗布
する方法が挙げられる。平行配向処理の一般的な方法と
しては、ポリイミド膜を塗布した後、表面を布などでこ
する（ラビングする）方法が挙げられる。

傾斜配向の一般的な方法としては酸化ケイ素（Ｓ　ｉ　
Ｏ）を基板に対して斜め方向から蒸着させる方法が挙げ
られる。

本発明において、液晶化合物を液晶相への転移温度以上
に加熱した後、液晶状態から固体状態に凍結させる際、
液晶化合物に印加する電場の大きさは、セルの厚みが数
１の場合、１０〜数１０Ｖが適当である。ＩＯＶ未満で
は液晶化合物を配向させる効果が少なく、数１０Ｖを超
えると絶縁破壊が生じるおそれがある。

本発明のように、液晶化合物を等方性液体がら冷却し、
液晶状態を経て固体状態とした場合、固体状態での分子
集合体の構造は液晶状態の構造を反映するため、分子集
合体の構造を容易に制御することができる。したがって
、本発明方法を用いれば、大面積で大きな２次高調波が
得られる非線形光学素子を、容易に、がっ再現性よく製
造することができる。

（実施例）以下、本発明の詳細な説明する。

非線形光学素子として、第１図（ａ）及び（ｂ）に示す
液晶セル１を作製した。第１図（ａ）に示すように、上
下２枚のガラス基板２にはそれぞれ透明電極としてＩＴ
Ｏ膜３及び液晶配向膜としてポリイミド膜４が形成され
ている。これら２枚のガラス基板２のポリイミド膜４側
を対向させ、両者の間にシール材５及びスペーサー６を
介在させて配置することにより液晶セルが形成されてい
る。上下のガラス基板２、ＩＴＯ膜３、及びシール材５
は、平面的には第１図（ｂ）に示すように配置されてい
る。また、スペーサー６として直径２庫のものを用い、
セルの厚みを２−としている。

以上のようにして作製された液晶セル１を真空チャンバ
ー内に入れ、室温で固体、室温以上の特定の温度範囲で
液晶層を示す液晶化合物を加熱して等方性液体とした後
、チャンバー内で遠隔操作によりこの等方性液体をシー
ル材５で囲まれている空間に充填した。その後、注入口
を封止し、上下のガラス基板２上のＩＴＯ膜３にリード
線を接続した。

この液晶セル１を用い、第２図に示す装置により２次高
調波高調波を測定した。第２図において、ＹＡＧレーザ
−１１から出射した波長１．０８４４のレーザー光を、
円偏光板（λ／４板）　１２により円偏光とした後、偏
光ビームスプリッタ−１３により一方向の偏光のみを取
り出し、恒温槽１４内に収容した液晶セル１に入射する
。この結果発生した波長０．５３２ａの透過２次高調波
を基本波吸収フィルタＩ５及び分光器１６により基本波
より分離した後、光電子倍増管１７及びデジタルオシロ
スコープ１Ｂによりその強度を測定する。

液晶化合物として第１表に示すものを用い、恒温槽１４
内に収容した液晶セル１の液晶化合物を等方性液体及び
固体とした状態で測定を行なった。

液晶化合物を等方性液体から冷却して固体状態にする際
、３０ｖの電圧を印加した。

第１表に各液晶化合物を用いた場合の２次高調波の強度
を示す。第１表の２次高調波強度は、同一強度の基本波
を厚さ１　ｍｍのＹカット水晶板へ入射した際に得られ
た２次高調波の強度に対する相対比である。

第１表から明らかなように、液晶化合物が等方性液体の
状態では２次高調波の強度は０であるのに対し、セル内
部で液晶化合物を等方性液体から室温まで冷却して固体
状態とした場合には２次高調波の強度が増加している。

また、比較のために、各液晶化合物の粉末状態での２次
高調波の強度を測定したところ、０又は極めて低い値で
あった。

これらの結果から、２次高調波の強度を増加させるには
、液晶化合物を等方性液体から室温まで冷却した固体状
態が適していることがわかる。

［発明の効果〕以上詳述したように本発明方法を用いれば、大面積で大
きな２次高調波が得られる非線形光学素子を、容易に、
かつ再現性よ（製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ＞は本発明の実施例において非線形光学素子
として作製された液晶セルの断面図、同図（ｂ）は同図
（ａ）の平面図、第２図は本発明の実施例において用い
られた２次高調波の測定装置を示す概略構成図である。１・・・液晶セル、２・・・ガラス基板、３・・・ＩＴ
Ｏ膜、４・・・ポリイミド膜、５・・・シール材、６・
・・スペーサ、１１・・・ＹＡＧレーザ−，１２・・・
円偏光板（λ／４板）、１３・・・偏光ビームスプリッ
タ−１４・・・恒温槽、１５・・・基本波吸収フィルタ
、１Ｂ・・・分光器、１７・・・光電子倍増管、１８・
・・デジタルオシロスコープ。

Claims

【特許請求の範囲】

ピリミジン構造、ピリダジン構造、ピラジン構造、テト
ラジン構造、フルオレン構造、フルオレノン構造、又は
フェニルシクロヘキサン構造を有し、室温以上で液晶層
を形成する液晶化合物を液晶相への転移温度以上に加熱
して、１対の配向処理した透明基板の間隙に注入した後
、前記透明基板に設けられた透明電極を通じて前記液晶
化合物に電場を印加しつつ室温まで冷却し、前記液晶化
合物を配向した固体状態にすることを特徴とする非線形
光学素子の製造方法。