[發(fā)明專利]非線性光學(xué)聚碳酸酯

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 96192531.0
• 申請日: 1996-02-28
• 公開（公告）號: CN1178585A
• 公開（公告）日: 1998-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R·H·伍登伯格;T·O·伯恩斯特拉;J·W·拉達(dá)吉;U·E·維爾蘇姆
• 申請（專利權(quán)）人: 阿克佐諾貝爾公司
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;C08G64/16
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 黃淑輝

本發(fā)明涉及非線性旋光聚碳酸酯以及包括這些聚碳酸酯的光子元件。具體地說，本發(fā)明涉及新穎的非線性光學(xué)聚碳酸酯，該聚合物表現(xiàn)出極化性(polability)高、普克爾斯效應(yīng)穩(wěn)定性高。

非線性光學(xué)材料通常用于光學(xué)信號的調(diào)制和激光頻率變換。這種非線性光學(xué)材料一般包括旋光性基團，該基團包括不定域的π系統(tǒng)，該系統(tǒng)的一側(cè)與提供電子的基團相連，另一側(cè)與接受電子的基團相連。術(shù)語“供體-π-受體(DπA)系統(tǒng)”在本文中經(jīng)常使用。

當(dāng)非線性光學(xué)材料在外電場力作用下被極化時，人們觀察到許多非線性光學(xué)現(xiàn)象，包括頻率加倍和普克爾斯效應(yīng)。利用這些現(xiàn)象，在波導(dǎo)元件(諸如光學(xué)開關(guān)和倍頻器)中使用非線性光學(xué)材料是可能的。

一般的說，已經(jīng)用于電光設(shè)備的非線性光學(xué)材料是無機晶體，如鈮酸鋰或磷酸二氫鉀。最近已經(jīng)在研制以有機分子為基礎(chǔ)的非線性光學(xué)材料，特別是以有機極性分子為基礎(chǔ)的非線性光學(xué)材料。有機的非線性光學(xué)材料的優(yōu)點在于它們在分子的基礎(chǔ)上的非線性旋光度比較高，在電光設(shè)備中它們頻繁快速切換的能力、以及它們的低介電常數(shù)，這使比較高的電光調(diào)制頻率能夠在給定的功耗下得以實現(xiàn)，并且容易制成集成化的設(shè)備，特別是在采用聚合物形式的非線性光學(xué)材料時，更是如此。

在現(xiàn)有工藝中，已知一些非線性光學(xué)聚合物。例如，美國專利U.S.5,208,299揭示出各種各樣的非線性光學(xué)聚合物(NLO聚合物)，這些聚合物起源于二羥基芳基腙。這類聚合物可以是聚碳酸酯、聚酯碳酸酯和聚羥基醚。在實施例中介紹了聚碳酸酯，它是由二羥基苯腙和雙酚A聚合而成的。盡管這些材料表現(xiàn)出按方向的非線性旋光性并且有比較高的玻璃化溫度，但是，業(yè)已發(fā)現(xiàn)它們的光學(xué)透明度低于最佳值。日本專利申請，No.J-05-142,600也揭示了一些NLO聚合物，包括含氟聚氨酯、聚酰亞胺、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯和聚醚。據(jù)說，這些材料都表現(xiàn)出非線性旋光性并且具有易于控制的折射指數(shù)，便于與石英型波導(dǎo)介質(zhì)相匹配。已公布的歐洲專利申請No.571,271揭示了二階NLO聚合物以及它們的生產(chǎn)方法。聚硅氧烷、聚甲基丙烯酸酯、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亞胺、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚以及它們的衍生物和(或)共聚物都包括在所述的光學(xué)聚合物之中。非線性光學(xué)成分通過化學(xué)鍵連接在聚合物的主鏈上。我們自己的共同待審歐洲專利申請No.94202733揭示了一些非線性光學(xué)聚碳酸酯，它們包括DπA系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個鍵接至芳基基團的供體，該芳基基團通過共軛鍵連接在一個芳基基團或共軛的環(huán)形基團上，該芳基基團或共軛的環(huán)形基團又依次鍵連到一個受體上。這些材料呈現(xiàn)信號損失低、極化性好以及玻璃化溫度高。

由上述聚合物制作的聚合物波導(dǎo)管的主要缺點是它們不提供最佳的性能組合。具體地說，這類聚合物材料應(yīng)當(dāng)具有高玻璃化溫度、良好的極化性、高度穩(wěn)定的普克爾斯系數(shù)以及最小的信號損失。盡管上述的聚合物在這些領(lǐng)域的一個或兩個方面表現(xiàn)出良好的性能，但是，這些材料中沒有一種材料提供這些性能的最佳組合。

本發(fā)明提供一種NLO聚碳酸酯，該聚合物具有低信號損失、良好的極化性、高度穩(wěn)定的普克爾斯系數(shù)、以及高玻璃化溫度。

本發(fā)明的特征是NLO聚碳酸酯是由單體混合物獲得，該混合物包括：

-滿足結(jié)構(gòu)式(I)的NLO二元醇，

其中，D是三價的供電子基團，它包括2至30個脂族的、脂環(huán)的、芳族的或者雜環(huán)的碳原子并且至少包括一個從烷氧基中的氧原子、硫原子、硒原子、氮原子中選擇的原子，該原子與苯環(huán)直接鍵連或者通過共軛鍵連接；R從氫、(鹵代的)1至6個碳的烷基和氰基中選擇；R1從鹵素、-R2、-OR2、-COR₂、-CN和-CF₃的之中選擇；并且R²從氫、鹵素、1至6個碳的烷基以及鹵代的1至6個碳的烷基之中選擇，

-按照結(jié)構(gòu)式(II)的化合物：其中，P代表-Cl、O-R³、咪唑，

??Q代表-Cl、O-R³、咪唑，

??R³代表具有1至6個碳原子的(鹵代)烷基、(鹵代)苯基，

??A代表下述結(jié)構(gòu)：

其中，Y代表--SO₂--、具有1至6個碳原子的鹵代烷基，優(yōu)選是：-CF₂-、-C(CF3)₂、-O-、-S-、4至12個碳原子的環(huán)烷基、二脫水己糖基、-C(C₆H₅)₂-，