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フォトリフラクティブ材料およびその製造方法、ならびに、それを用いたホログラム コモンズ

国内特許コード P03P000407
整理番号 Y01-P565
掲載日 2003年11月18日
出願番号 特願2002-129159
公開番号 特開2003-322886
登録番号 特許第3973964号
出願日 平成14年4月30日(2002.4.30)
公開日 平成15年11月14日(2003.11.14)
登録日 平成19年6月22日(2007.6.22)
発明者
  • 堤 直人
  • 清水 裕介
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 フォトリフラクティブ材料およびその製造方法、ならびに、それを用いたホログラム コモンズ
発明の概要 無電界で、高い回折効率および高い利得係数を得ることができる有機フォトリフラクティブ材料およびその製造方法を提供する。電荷発生剤、電荷輸送剤、非線形光学色素、可塑剤および増感剤を含んでなるフォトリフラクティブ材料であって、上記増感剤の含有量を上記フォトリフラクティブ材料100重量%に対して、3重量%を超えて30重量%以下の範囲内とし、かつ、非線形光学色素の含有量を20~50重量%の範囲内とする。
従来技術、競合技術の概要
フォトリフラクティブ効果とは、可視光レーザを照射するとポッケルス効果によって、物質の屈折率が変化することである。具体的には、例えば、2本のコヒーレントなレーザ光をクロスさせて試料媒体に照射するとクロスしたビームは、互いに干渉して、試料媒体内に周期的な干渉縞を形成する。この干渉縞では、明・暗所が交互に交差しており、明所では、媒体が光励起されて電荷キャリアが生成する。この電荷キャリアのうち、再結合を逃れた電荷キャリアは、試料媒体に印加された外部電場によって明所からドリフト移動し、暗所でトラップされる。これにより、試料媒体中には、周期的な電荷密度の分布が生じる。そして、この周期的な電荷密度の分布は、ポッケルス効果を介して試料媒体中に屈折率の周期的な変化を誘起する。
【0003】
この、フォトリフラクティブ効果を用いることで、位相共役や、歪曲した媒体からのイメージング、実時間ホログラフィー、超多重ホログラム記録、光増幅、光ニューラルネットワークを含む非線形光情報処理、パターン認識、光リミッティング、高密度光データの記憶等への応用が期待されている。従って、上記フォトリフラクティブ効果を有するフォトリフラクティブ材料が求められている。
【0004】
従来は、フォトリフラクティブ材料として、チタン酸バリウム等の無機結晶材料が用いられていたが、結晶成長が困難であり、加工性に乏しいという問題点があった。
【0005】
そこで、近年、結晶材料の作製が容易なことや加工性に富んだフォトリフラクティブ材料として、有機ポリマー(有機高分子化合物)を用いたフォトリフラクティブ材料の開発が盛んになっている。
産業上の利用分野
本発明は、無電界でフォトリフラクティブ効果を示すフォトリフラクティブ材料に関するものである。
特許請求の範囲 【請求項1】 電荷発生剤、電荷輸送剤、非線形光学色素、可塑剤および増感剤を含んでなり、無電界で動作するフォトリフラクティブ材料であって、
上記電荷発生剤および電荷輸送剤として、電荷発生剤と電荷輸送剤との両方を兼ねる光導電性ポリマーが用いられており、
上記光導電性ポリマーは、以下の化学式(1)で表される化合物、
【化学式1】
(ただし、Rは、R1、R2、R3のいずれかを表す)
【化学式2】
【化学式3】
【化学式4】
以下の化学式(2)で表される化合物、
【化学式5】
(ただし、Yは、上記R1を表す)
および、以下の化学式(3)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であり、
【化学式6】
(ただし、Zは、R4、R5のいずれかを表す)
【化学式7】
【化学式8】
上記非線形光学色素は、2,5-ジメチル-4-(p-ニトロフェニルアゾ)アニソール、4-アミノ-4’-ニトロアゾベンゼン、s-(-)-1-(4-ニトロフェニル)-2-ピロリジン-メタノール、4-(ジエチルアミノ)-(E)-β-ニトロスチレン、(ジエチルアミノ)ベンツアルデヒドジフェニルヒドラゾン、以下の化学式(8)で表される化合物、
【化学式9】
以下の化学式(9)で表される化合物、
【化学式10】
以下の化学式(10)で表される化合物、
【化学式11】
以下の化学式(11)で表される化合物、
【化学式12】
および以下の化学式(12)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であり、
【化学式13】
上記増感剤は、(2,4,7-トリニトロ-9-フルレニィリデン)マロニトリル、2,4,7-トリニトロ-9-フルオレノン、フラーレンC60、テトラシアノベンゼンおよびテトラシアノキノジノメタンからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であり、
上記フォトリフラクティブ材料100重量%に対して、上記増感剤の含有量が3重量%を超えて30重量%以下の範囲内であり、かつ、上記非線形光学色素の含有量が20~50重量%の範囲内であることを特徴とするフォトリフラクティブ材料。
【請求項2】 上記電荷発生剤および電荷輸送剤の含有量は、有機フォトリフラクティブ材料100重量%に対して、30~40重量%の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載のフォトリフラクティブ材料。
【請求項3】 上記可塑剤がフタル酸ベンジルブチルであることを特徴とする請求項1または2記載のフォトリフラクティブ材料。
【請求項4】 電荷発生剤、電荷輸送剤、非線形光学色素、可塑剤および増感剤を溶媒に溶解させる溶解工程と、上記溶媒を除去する除去工程とを含み、無電界で動作するフォトリフラクティブ材料の製造方法であって、
上記電荷発生剤および電荷輸送剤として、電荷発生剤と電荷輸送剤との両方を兼ねる光導電性ポリマーが用いられており、
上記光導電性ポリマーは、以下の化学式(1)で表される化合物、
【化学式14】
(ただし、Rは、R1、R2、R3のいずれかを表す)
【化学式15】
【化学式16】
【化学式17】
以下の化学式(2)で表される化合物、
【化学式18】
(ただし、Yは、上記R1を表す)
および、以下の化学式(3)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であり、
【化学式19】
(ただし、Zは、R4、R5のいずれかを表す)
【化学式20】
【化学式21】
上記非線形光学色素は、2,5-ジメチル-4-(p-ニトロフェニルアゾ)アニソール、4-アミノ-4’-ニトロアゾベンゼン、s-(-)-1-(4-ニトロフェニル)-2-ピロリジン-メタノール、4-(ジエチルアミノ)-(E)-β-ニトロスチレン、(ジエチルアミノ)ベンツアルデヒドジフェニルヒドラゾン、以下の化学式(8)で表される化合物、
【化学式22】
以下の化学式(9)で表される化合物、
【化学式23】
以下の化学式(10)で表される化合物、
【化学式24】
以下の化学式(11)で表される化合物、
【化学式25】
および以下の化学式(12)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であり、
【化学式26】
上記増感剤は、(2,4,7-トリニトロ-9-フルレニィリデン)マロニトリル、2,4,7-トリニトロ-9-フルオレノン、フラーレンC60、テトラシアノベンゼンおよびテトラシアノキノジノメタンからなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であり、
上記溶解工程では、電荷発生剤、電荷輸送剤、非線形光学色素、可塑剤および増感剤の合計量に対して、増感剤を、3重量%を超えて30重量%以下の範囲内とし、かつ、上記非線形光学色素を20~50重量%の範囲内となるように添加することを特徴とするフォトリフラクティブ材料の製造方法。
【請求項5】 請求項1~3のいずれか1項に記載のフォトリフラクティブ材料を用いてなるホログラム。
産業区分
  • 光学装置
  • 高分子化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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