JPH0381746A - 有機非線形光学材料 - Google Patents

有機非線形光学材料

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JPH0381746A
JPH0381746A JP21951589A JP21951589A JPH0381746A JP H0381746 A JPH0381746 A JP H0381746A JP 21951589 A JP21951589 A JP 21951589A JP 21951589 A JP21951589 A JP 21951589A JP H0381746 A JPH0381746 A JP H0381746A
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JP
Japan
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nonlinear optical
beta
optical material
cyano
dihydroxy
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Pending
Application number
JP21951589A
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English (en)
Inventor
Takahiro Hidaka
敬浩 日高
Hiroyuki Nakatani
博之 中谷
Kazu Yamanaka
山中 計
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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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、光コンピュータや光通信など広範な分野で光
制御素子等として用いられる有機非線形材料に関し、さ
らに詳しくは、室温で安定で、耐光損傷性に優れ、かつ
SHG (第2高調波発生)活性が大きく、結晶性の良
好な3.4−ジヒドロキシ−β−シアノ−β−メトキシ
カルボニルスチレンから成る有機非線形光学材料に関す
る。
〔従来の技術〕
非線形光学材料は、レーザー光の周波数変換、増幅、発
振、スイッチングなどの現象を生じ、第2高調波発生(
Sl(G)、第3高調波発生(THG)、高速度シャッ
ター、光メモリ−、光演算素子などへの応用が可能であ
る。また、非線形光学材料は、電場によって屈折率が変
化する特質を生かした光スィッチなどへの応用が可能で
ある。
従来、非線形光学材料として、KH,PO4、NH4H
z P O4,L i N bus 、KNbOsなど
の無機系の単結晶材料が知られているが、最近では、尿
素やp−ニトロアニリン、2−メチル−4−ニトロアニ
リン(MNA) 、m−ニトロアニリン(mNA)、4
− (N、N−ジメチルアミノ)−4′−ニトロスチル
ベン(DANS)などの有機非線形光学材料の開発が進
められている。
ポリジアセチレンやポリフッ化ビニリデンなどの高分子
材料に関しても、その非線形光学効果を利用して、制御
機能を有する導波路、光ICなどへの応用が検討されて
いる。
有機非線形光学材料は、一般に、非線形性の起源が分子
内π電子であるため、光応答に対して格子振動を伴わず
、したがって無機材料に比べ応答が速く、また、非線形
光学定数が大きいものや吸収領域が変化できるものなど
を合成することが可能である。しかも、材料素子化の方
法も、単結晶化によるだけではなく、LB膜、蒸着法、
液晶化、高分子化などの各種の方法が考えられる。
非線形光学材料の最近の研究成果については、例えば、
加藤、生活監修「有機非線形光学材料」(シー・エム・
シー社、1985年発行)、やり、S CHEMLA、
J、ZYSS編”Non1inear 0ptical
 Pro−perties and (:rystal
s″Vo1. I、Vol、’IIなどの文献にまとめ
られている。
ところで、非線形光学材料には、次のような特性を有す
ることが求められる。
(1)非線形光学効果のうち、特に第2高調波発生(S
HG)は、変換の効率が高い等の理由から波長変換の基
本技術として位置付けられておりSHG効率(尿素を1
とする)の高いことが求められる。
(2)材料が光学的非線形性を示すには、空間反転の対
称性を持たないこと、特に、その結晶が対称中心を持た
ないことが実用上米められる。
(3)室温で安定でかつ出来るだけ大きな単結晶を形成
するものであることが望まれる。
(4)現在の半導体レーザーの波長は800nm程度で
あるので、極大波長(Lmax)やカットオフ波長(L
 cutoff)はできるだけ短波長領域にあることが
望ましい。
ところが、公知の無機非線形光学材料は、純度の高い単
結晶が高価であり、潮解性を有し、しかも一般にSHG
効率が小さいという欠点がある。
一方、有機非線形光学材料には、一般にSHG効率の大
きいものがあることは知られているが、室温で安定かつ
大きな結晶を調製するのが困難である。例えば、MNA
は高いSHG効率を有するけれども、大きな単結晶が得
られにくい。尿素は、大きな単結晶を得やすく、白色・
透明で、カットオフ波長も200nmと短波長であるけ
れども、耐湿性に劣るという欠点がある。また、スチル
ベン誘導体のDANSは、分子レベルでは2次の非線形
分極率βは非常に大きい値を示すが、結晶になると分子
の配列に反転対称を持つに至るため非線形光学効果を示
さない。
このように、従来技術は、SHG効率が大きく、安定で
かつ大きな単結晶に成長させやすい有機非線形光学材料
を提供する点で、未だ不充分である。
〔発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を克服し
、室温で安定で耐光損傷性に優れ、対称中心を持たない
単結晶を形成し、必要に応じて大きな単結晶に成長させ
ることができ、SHG活性が大きな有機非線形光学材料
を提供することにある。
本発明者らは鋭意研究した結果、スチレン系化合物であ
って、特定の置換基と構造を有する3゜4−ジヒドロキ
シ−β−シアノ−β−メトキシカルボニルスチレンが前
記目的に適合することを見出し、その知見に基づいて本
発明を完成するに至った。
[課題を解決するための手段] すなわち、本発明によれば、下記式[I]H で表される3、4−ジヒドロキシ−β−シアノ−β−メ
トキシカルボニルスチレンから成ることを特徴とする有
機非線形光学材料が提供される。
以下、本発明の構成要素について詳述する。
〔3,4−ジヒドロキシ−β−シアノ−β−メトキシカ
ルボニルスチレンJ 本発明で有機非線形材料として用いる化合物である3、
4−ジヒドロキシ−β−シアノ−β−メトキシカルボニ
ルスチレンは、その結晶が対称中心なたないため、優れ
た非線形光学効果を示し、微結晶粉末のSHG効率は尿
素と同程度である。
また、本発明の化合物のL maxは446nmであり
、比較的短波長領域にある。
本発明の化合物は、前記式から明らかなように、比較的
大きなπ電子共役系を有し、電子供与基として2つのヒ
ドロキシ基を、電子吸引基としてシアノ基およびメトキ
シカルボニル基をもっている。このような構造を有する
ことにより、結晶の対称性が破られると同時に、各置換
基による分極のため、SHG活性が発現したものと推定
できる。
本発明の化合物は、その結晶が室温で安定であり、光損
傷を受けにくく、また、加工が容易であるためデバイス
化も容易である。そして、この化合物の結晶は、尿素に
匹敵するSHG効率を示すことから明らかなように、優
れた非線形光学効果を示す。本発明の化合物は、粉末、
単結晶、溶液などの各種の態様で、非線形光学材料とし
て用いることができる。
(製造法) 本発明の3.4−ジヒドロキシ−β−シアノ−β−メト
キシカルボニルスチレンは、例えば、下記の反応式に示
すように、3.4−ジヒドロキシアルデヒドとシアン酢
酸メチルとの縮合反応により合成することができる。
OH この縮合反応は、例えば、メタノールなどの有機溶媒を
用い、ピペリジンなどの触媒の存在下に行なう。
〔実施例〕
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本
発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない
[実施例1] (1)34−ジヒドロキシ−β−シアノ−β−メトキシ
カルボニルスチレンの合成例 3.4−ジヒドロキシベンズアルデヒド1.38 g 
(10mmo 1)とシアノ酢酸メチル2.0mβに、
30mj2のメタノールを加えて溶液にした後、撹拌し
ながら10滴のピペリジンをゆっくりと滴下した。この
溶液を5時間還流した後、冷却すると、沈殿が生じた。
沈殿物を濾過し、メタノールで再結晶して、目的とする
化合物3.4−ジヒドロキシ−β−シアノ−β−メトキ
シカルボニルスチレン得た。収量は、1.6gであった
次ぎに、生成物のIRl ’H−NMR,UVおよび融
点(m、 p、 )を測定した結果を以下に示す。
融点(ff1.p、)  : 200℃I R: 22
40(−CN)、1700(−GO−0−1,1600
゜(KBr)       1580 (Ar−C=C
) 、 1195 (Ar−OH)[cm−1] ’H−NMR:3.91(S、3H)、6.91(d、
2H,J=8.1)。
((:D(J、)     7゜39(d、2H,J:
l!、1)、  7.67(s、IH)。
8.15(s、LH)    [δ(ppm) ]UV
吸収  :んmax=446 nm。
(EtOH) これらの分析結果から、この化合物が3.4−ジヒドロ
キシ−β−シアノ−β−メトキシカルボニルスチレンで
あることが確認された。また、極大波長(λwax)が
446nmと比較的短波長領域にあることが分かる。
(2)非線形光学効果の確認実験 得られた3、4−ジヒドロキシ−β−シアノ−β−メト
キシカルボニルスチレンの微粉末結晶にNd : YA
Gレーザ−(波長=1.064μm、出力10mJ/パ
ルス)を照射すると、第2次高調波が発生(SHG)l
、、入射光の1/2の波長(532nm)の緑色光が観
測できた。また、その強度(SHG効率)は、尿素と同
程度であることが確認された。
この化合物の結晶は室温で安定であり、結晶性も良好で
、光損傷は見られなかった。
以上の事実から、この化合物が優れた非線形光学材料で
あることが分かる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、室温で安定かつ結晶性良好で、SHG
活性が大きく、耐光損傷性に優れた有機非線形材料を提
供することができる0本発明の有機非線形光学材料は、
レーザーの波長変換素子としての使用が可能であるなど
実用上重要な意義を有する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記式〔 I 〕 ▲数式、化学式、表等があります▼〔 I 〕 で表される3,4−ジヒドロキシ−β−シアノ−β−メ
    トキシカルボニルスチレンから成ることを特徴とする有
    機非線形光学材料。
JP21951589A 1989-08-25 1989-08-25 有機非線形光学材料 Pending JPH0381746A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63163826A (ja) * 1986-12-26 1988-07-07 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機非線型光学材料
JPH02132423A (ja) * 1988-07-30 1990-05-21 Konica Corp 非線形光学素子

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63163826A (ja) * 1986-12-26 1988-07-07 Idemitsu Kosan Co Ltd 有機非線型光学材料
JPH02132423A (ja) * 1988-07-30 1990-05-21 Konica Corp 非線形光学素子

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