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JPH02504556A - liquid crystal elastomer element - Google Patents

liquid crystal elastomer element

Info

Publication number
JPH02504556A
JPH02504556A JP1503720A JP50372089A JPH02504556A JP H02504556 A JPH02504556 A JP H02504556A JP 1503720 A JP1503720 A JP 1503720A JP 50372089 A JP50372089 A JP 50372089A JP H02504556 A JPH02504556 A JP H02504556A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
elastomer
optical
polymer
elastomers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1503720A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ポール,ルートヴイツヒ
リーゲル,ベルンハルト
フインケルマン,ハイノ
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.)
Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Merck Patent GmbH filed Critical Merck Patent GmbH
Publication of JPH02504556A publication Critical patent/JPH02504556A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/061Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on electro-optical organic material
    • G02F1/065Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on electro-optical organic material in an optical waveguide structure
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/126Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind using polarisation effects

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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 液晶エラストマー素子 本発明は液晶エラストマーより本質的に成る光学素子(オプティカル・コンポー ネント)、それらの製造方法、およびそれらの集積オプティカルへの使用に関す る。[Detailed description of the invention] liquid crystal elastomer element The present invention relates to an optical element (optical component) consisting essentially of a liquid crystal elastomer. concerning their manufacturing methods and their use in integrated optics. Ru.

集積オプテイクスの急速発展により、新しい光学素子、例えばスイッチ、モジュ レータ、カプラーおよびポラライザなどの開発が必要となっている。かかる素子 は光学データ伝送および光学センサ技術に用いられる。The rapid development of integrated optics has led to new optical elements such as switches, modules, etc. Development of polarizers, couplers, polarizers, etc. is required. Such an element are used in optical data transmission and optical sensor technology.

それらの生産には光学構造体(オプティカル・ストラフチャ)を可及的に簡単に 製造できる素材が要求される。For their production, optical structures are made as easily as possible. Materials that can be manufactured are required.

これに関連して、液晶材料は幅広く様々な適切な物理的および化学的特性を有す るためますます広く工業的に用いられるようになつている。電場の影響下に、例 えば光吸収、光散乱、複屈折、反射または色彩を変えることができる。In this context, liquid crystal materials have a wide variety of suitable physical and chemical properties. It is becoming more and more widely used industrially. Under the influence of an electric field, e.g. For example, light absorption, light scattering, birefringence, reflection or color can be changed.

相当以前のことであるが、液晶化合物の構造原理が達成されるポリマーの生産が 成功を収めた。以来、直線状(linear)および側面方向(lateral )液晶主鎖型および側鎖型ポリマーが合成され研究されている(H,Finke l+++ann。A long time ago, the production of polymers that achieved the structural principles of liquid crystal compounds became possible. achieved success. Since linear and lateral ) Liquid crystal main chain type and side chain type polymers have been synthesized and studied (H, Finke l+++ann.

Angew、 Chew、 99.840 (1987))。Angew, Chew, 99.840 (1987)).

液晶側鎖型ポリマーは該ポリマーをガラス転移温度より高い温度で交流電場にか けることにより電場で配向させることができ(V、P、 5hibaev at  al、、 PolymerCommunications 24.364 ( 1983))、その結果メソゲン基が配向する。Liquid crystal side-chain polymers are produced by subjecting the polymer to an alternating current electric field at a temperature higher than its glass transition temperature. (V, P, 5hibaev at al,, Polymer Communications 24.364 ( 1983)), resulting in orientation of the mesogenic groups.

この電場誘導配向はそのポリマーを電場をかけたままでガラス転移温度より低い 温度に冷却することにより凍結することができる。そうすればその配向は電場が スイッチ・オフされた後でさえも安定したままである。This field-induced orientation is lower than the glass transition temperature when the electric field is applied to the polymer. Can be frozen by cooling to temperature. Then, the orientation is determined by the electric field. Remains stable even after being switched off.

配向液晶ポリマーフィルムは非配向環境に比べると、光学的透明度および異なる 複屈折の点で際立って優れている。Aligned liquid crystal polymer films exhibit improved optical clarity and different properties compared to non-aligned environments. It is outstanding in terms of birefringence.

M、 Piskunov et al、  Makromol、 Chem、、  RapidCommunications 3 、443 (1982)には 、磁場におけるネマチック液晶側鎖型ポリマーの配向方法が記載されている。M., Piskunov et al., Makromol, Chem. Rapid Communications 3, 443 (1982) , describes a method for aligning nematic liquid crystal side-chain polymers in a magnetic field.

H,Finkelmann et al−、はMol+Cryst、 Liq+ Cryst。H, Finkelmann et al-, Mol+Cryst, Liq+ Cryst.

92、49 (1983)に低分子量液晶の表面配向に類似したネマチック液晶 側鎖型ポリマーの薄膜の表面における配向を記載している。この表面配向は透明 点のすぐ下の温度でのみうまくいくにすぎず、また極めて長いコンディショニン グ時間を要する。92, 49 (1983), a nematic liquid crystal similar to the surface alignment of low molecular weight liquid crystals. The orientation of side chain polymers on the surface of thin films is described. This surface orientation is transparent It only works well at temperatures just below the point, and very long conditioning It takes time.

H,J、 Co1esおよびR,Simon(Polymer 26.1801 (1985))は液晶側鎖型ポリマーの光学記憶媒体としての使用を記載してい る。H, J, Coles and R, Simon (Polymer 26.1801 (1985)) described the use of liquid crystalline side-chain polymers as optical storage media. Ru.

非線形光学素子を製造するために、双極的に配向させたポリマー液晶に対し相当 な興味が注がれている。equivalent to bipolarly oriented polymer liquid crystals to produce nonlinear optical elements. There is a lot of interest.

Meredith et al、(Macromolecules 15+ 1 385 (1982)’! ハ液晶ポリマーの双極的に配向されたフィルムにN LO発色団DANSでドープしたものの製造方法を記載している。Meredith et al, (Macromolecules 15+1 385 (1982)'! C) N on a bipolarly oriented film of liquid crystal polymer A method for preparing doped with LO chromophore DANS is described.

光学データ伝送および光学信号処理および記憶に応用するために、非線形光学素 子と光ファイバー−オプティック・ストラフチャとの機能的一体化に格別な応用 上の興味が注がれている。国際公開公報W087106.019は光学素子製造 にスメクチック低分子量液晶を用いることを記載している。液晶フィルムの一部 を配向することにより、屈折率パターンを液晶に書き込むことができ、まt;光 導波路および回折格子として用いられる。Nonlinear optical elements are used for applications in optical data transmission and optical signal processing and storage. Special application for functional integration of optical fibers and optic structures There is a lot of interest in this. International Publication W087106.019 is for optical element manufacturing describes the use of smectic low molecular weight liquid crystals. Part of liquid crystal film By orienting the light, a refractive index pattern can be written on the liquid crystal. Used as waveguides and diffraction gratings.

液晶ポリマー中のポリマー鎖が二官能性分子により相互に連結されると、液晶エ ラストマーとして知られるメソゲン側方基(side group)を有するポ リマーネットワークが得られる。これらの材料中の鎖セグメントとメソゲン基は ガラス転移温度より高い温度では運動可能であるが、材料それ自体は架橋の結果 、その形状安定性を維持する。これら液晶エラストマーへの特別な興味は、機械 的作用によるそれらの配向能にある。例えば、ガラス転移温度より高い温度で液 晶状態のエラストマーフィルムに引張り応力をかけると、メソゲン側方基の長軸 は優先方向に並行に配向する。そのフィルムをガラス転移より低いところまで冷 却し次いで応力を除くと、配向が永続的に保持される(J、 5chatzle 、 H,Finkelmann、 Mol。When the polymer chains in a liquid crystal polymer are interconnected by difunctional molecules, the liquid crystal polymer Polymers with mesogenic side groups known as lastomers A rimmer network is obtained. The chain segments and mesogenic groups in these materials are Although movable at temperatures above the glass transition temperature, the material itself is a result of crosslinking. , maintain its shape stability. Special interest in these liquid crystal elastomers is that mechanical Their ability to orient due to the action of For example, liquids at temperatures above the glass transition temperature When tensile stress is applied to a crystalline elastomer film, the long axis of the mesogenic side groups is oriented parallel to the preferred direction. Cool the film to below the glass transition. When the stress is removed and the stress is removed, the orientation is permanently maintained (J, 5chatzle , H. Finkelmann, Mol.

Cryst、 Liq、 Cryst、  142.85 (1987))−す なわち、エラストマーの機械的変形の液晶分子の配向に対する効果は電場または 磁場が低分子量液晶または非架橋液晶ポリマーの配向に対し及ぼす効果と同じで ある。Cryst, Liq, Cryst, 142.85 (1987)) That is, the effect of mechanical deformation of the elastomer on the alignment of liquid crystal molecules is determined by the electric field or Similar to the effect that a magnetic field has on the orientation of low molecular weight liquid crystals or non-crosslinked liquid crystal polymers. be.

今般、液晶エラストマーを機械的作用により限定された領域だけ(局所的に)選 択的に配向させることもできることを見出した。この方法により、局所的に改変 された複屈折を有する液晶エラストマーが得られる。従ってこのようにして得ら れる材料は、選択可能な領域に複屈折変化を選択的に達成することができるため に、光学素子の製造に著しく適している。Recently, liquid crystal elastomer can be selected (locally) in a limited area by mechanical action. We have discovered that it is also possible to selectively orient the material. This method allows locally modified A liquid crystal elastomer having a certain birefringence is obtained. Therefore, obtained in this way Because the materials used can selectively achieve birefringence changes in selectable regions, It is particularly suitable for the production of optical elements.

ここでは、かかるエラストマーに典型な特性、すなわちアニソトロピック相挙動 と同時に形状安定性と弾性、が応用上重要である。Here we will discuss the properties typical of such elastomers, namely anisotropic phase behavior. At the same time, shape stability and elasticity are important for applications.

従って、本発明は、局所的に改変された複屈折を有する液晶エラストマーに関す る。Therefore, the present invention relates to liquid crystal elastomers with locally modified birefringence. Ru.

本発明はまた液晶エラストマーを含有する光学素子に関する。The invention also relates to optical elements containing liquid crystal elastomers.

本発明は、更に、液晶状態のエラストマーを局所的に、これらの領域で行われる 複屈折−の局所的改変に付すことを特徴とする、光学素子に用いるのに適切な液 晶エラストマーの製造方法に関する。The present invention further provides that the elastomer in the liquid crystal state is applied locally in these areas. Liquids suitable for use in optical elements, characterized in that they are subjected to local modification of birefringence. The present invention relates to a method for producing a crystalline elastomer.

最後に、本発明は、液晶エラストマーの光学素子への使用、およびかかる素子の 集積オプティクスへの使用に関する。Finally, the invention relates to the use of liquid crystal elastomers in optical elements and the use of such elements. Concerning use in integrated optics.

vi瞭化のため、式lは液晶エラストマーの構造を概略的に示したものである: メソゲン側方基(2)は可撓性スペーサ(3)を介してポリマーバックボーン( 1)に対し末端にまたは側方に(1atera−tty)結合されている(ここ で示されているのは末端に結合されている例)。(4)は二つの隣り合ったポリ マー鏡開の架橋ユニットを表わす。For clarity, formula 1 schematically shows the structure of liquid crystal elastomer: Mesogenic side groups (2) are connected to the polymer backbone ( 1) connected terminally or laterally (1atera-tty) to (The example shown is an example where it is attached at the end). (4) is two adjacent polygons. Represents a cross-linking unit of mer mirror opening.

本発明に適した系は、基本的に、ポリマーネットワークにメソゲン基が側方基と して結合し、そしてエラストマーの液晶相状態を生じるすべてのものである。適 当なエラストマーの例はポリシロキサン類である(H。Systems suitable for the present invention basically have mesogenic groups in the polymer network as side groups. and combine to produce the liquid crystal phase state of the elastomer. suitable Examples of suitable elastomers are polysiloxanes (H.

Finkelmann et al、、 Makromol、 Chea+、  Rapid Commun、 5゜287 (1984)およびJ、 ScbM tzle、 H,Finkelmann、 Mol。Finkelmann et al, Makromol, Chea+, Rapid Commun, 5°287 (1984) and J, ScbM tzle, H., Finkelmann, Mol.

Cryst、 Liq、 Cryst、 142.85 (1987))。しか しながら当業者に知られた他の液晶エラストマーを用いることも可能である。そ のほか、好ましいコポリマーは更に非液晶性発色団を側方基として有するもので ある。Cryst, Liq, Cryst, 142.85 (1987)). deer However, it is also possible to use other liquid crystal elastomers known to those skilled in the art. So Besides, preferred copolymers further have a non-liquid crystalline chromophore as a side group. be.

室温においてガラス状態で存在するニジストマーのうちでもそのポリマーバック ボーンがポリメタクリレート、ポリクロロアクリレートまたはポリスチレン誘導 体であるものが特に好ましい。好ましいスペーサはアルキレン基+CH宜)T  (nは好ましくは1〜6、特に3〜6である)である。一般に、スペーサ長を短 縮するとポリマーバックボーンが剛直化し、従ってガラス転移温度が増加する。Among the nidistomers that exist in a glassy state at room temperature, the polymer backing Bones derived from polymethacrylate, polychloroacrylate or polystyrene Particularly preferred is a body. A preferred spacer is an alkylene group + CH (n is preferably 1-6, especially 3-6). In general, shorten the spacer length. Shrinking stiffens the polymer backbone and therefore increases the glass transition temperature.

メソゲン基のうちでも高い透明点を与えるもの、例えば3個の芳香環が好ましい 。Among mesogenic groups, those that give a high clearing point, such as three aromatic rings, are preferred. .

室温において液晶状態で存在する好ましいエラストマーは、ポリアクリレート、 ポリシロキサンまたはポリホスファゼンをポリマーバックボーンとして含むもの 、および透明点を低下させる非液晶性発色団を含むコポリマーである。このエラ ストマ一群において、好ましいスペーサ長nは6以上であり、モしてnは6〜1 8の範囲にあるのが好ましい。好ましいメソゲン基はメンゲンユニットの長軸に 透明点を低下させる長鎖ラジカル、例えば15個までの鎖構成員を有するアルキ ル、アルコキシおよびオキサアルキル基を含むものである。Preferred elastomers that exist in a liquid crystalline state at room temperature are polyacrylates, Contains polysiloxane or polyphosphazene as the polymer backbone , and a copolymer containing a non-liquid crystalline chromophore that lowers the clearing point. This error In a group of stomas, the preferred spacer length n is 6 or more, and preferably n is 6 to 1. It is preferably in the range of 8. The preferred mesogenic group is on the long axis of the Mengen unit. long-chain radicals that lower the clearing point, e.g. alkyls with up to 15 chain members; alkyl, alkoxy and oxaalkyl groups.

スメクチックまたはネマチック相を有するエラストマーのうちでも、そのディレ クターが材料伸長時に変形軸に垂直に配向しまた材料圧縮時に変形軸に平行に配 向するものが好ましい。エラストマーは通常高分子化学において慣用されている 方法により、例えば単純なランダム共重合により、あるいは多官能性架橋剤分子 とのランダムポリマー類似付加反応により製造される。もう一つの簡単な方法は メソゲンモノマーを官能性コモノマート共重合して液晶コポリマーを形成し、そ れを第二反応工程で架橋剤によりネットワーク構造に変える方法である(R,Z entel、 Liq、 Cryst、 1 、589 (1986))。Among elastomers with a smectic or nematic phase, its dilatation The vector is oriented perpendicular to the deformation axis during material elongation and parallel to the deformation axis during material compression. It is preferable that the Elastomers are commonly used in polymer chemistry by a method, e.g. by simple random copolymerization or by multifunctional crosslinker molecules. It is produced by a random polymer-like addition reaction with Another easy way is Mesogenic monomers are copolymerized with functional comonomers to form liquid crystal copolymers; This is a method of converting this into a network structure using a crosslinking agent in the second reaction step (R, Z entel, Liq, Cryst, 1, 589 (1986)).

非液晶性発色団も側方基として結合しているコポリマーは、例えば過度に高い複 屈折値を下げるために、まI;はその他の特定の材料特性を変えるために、応用 上重要である。Copolymers in which non-liquid crystalline chromophores are also attached as side groups may e.g. In order to reduce the refractive value, or to change other specific material properties, the application This is important.

非線形光学特性を有する側方基を有するコポリマーは非線形オグテイクス用材料 として適している。代替物としては、液晶エラストマーをその中に低分子量NL O発色団を溶解したマトリクスポリマーとして用いることができる。更に、圧力 センサの製造には低分子量結晶でドープしたエラストマーが好ましい。Copolymers with side groups with nonlinear optical properties are materials for nonlinear optical properties It is suitable as As an alternative, a liquid crystal elastomer with low molecular weight NL It can be used as a matrix polymer in which an O chromophore is dissolved. Furthermore, pressure Elastomers doped with low molecular weight crystals are preferred for sensor fabrication.

本発明による好ましい方法においては、(1,c、エラストマーフィルム(ff 、c、一液晶)、好ましくは巨視的に(tnacroscopical ly) 均一な秩序を有するフイJt、 Aを、そのガラス転移温度より高くその液晶/ アイントロピツク相転移温度(Tac−z)より低い温度で、スタンプ状の隆起 機械構造を有するベースに通用する。隆起機械構造はミクロン領域であってよく 、そして導波路の輪郭を複製する。エラストマーとベースとを接触させると、そ のベースの隆起構造がエラストマーのもともと平面の表面中に移すレる。エラス トマーはフィルムのそれらの領域で局所的に変形し、そのようにしてエラストマ ーの肉厚変化が生じる。エラストマーの境界表面に対する光軸の配向に依存して 、これらの局所的な機械的コーティング肉厚変化により光軸が局所的に変化し、 従ってエラストマーの複屈折が局所的に変化する。光軸のこれらの局所的変化は 丁tc−tより低い温度では永続的に保持され、またエラストマーのガラス転移 温度より低い温度では、永続的にそして機械的に安定してソリッド状態に凍結さ れる。In a preferred method according to the invention (1, c, elastomer film (ff , c, one liquid crystal), preferably macroscopically (tnacroscopically) The uniformly ordered film Jt, A is heated to a temperature higher than its glass transition temperature and its liquid crystal At temperatures below the aintropic phase transition temperature (Tac-z), stamp-like protuberances Applicable to bases with mechanical structure. The raised mechanical structure may be in the micron range. , and duplicate the waveguide contour. When the elastomer and base come into contact, The raised structure at the base of the elastomer is transferred into the originally planar surface of the elastomer. Elas The tomer deforms locally in those areas of the film and as such the elastomer – wall thickness changes occur. Depending on the orientation of the optical axis with respect to the bounding surface of the elastomer , the optical axis changes locally due to these local mechanical coating thickness changes, Therefore, the birefringence of the elastomer changes locally. These local changes in the optical axis are It is permanently retained at temperatures below tc-t, and the glass transition of the elastomer At temperatures below that, it freezes into a permanently and mechanically stable solid state. It will be done.

エラストマーの光軸(n)の巨視的配向は、エラストマーフィルムの機械的変形 を通して、あるいは自発的に生シ得る。エラストマーフィルムの境界表面に対す る光軸(一つまたは複数)の配向は、フィルムの機械的変形の方向、および相構 造(ネマチック、スメクチック)およびエラストマーの化学構造によって決まる 。The macroscopic orientation of the optical axis (n) of the elastomer is determined by the mechanical deformation of the elastomer film. Obtaining birth through or voluntarily. to the boundary surface of the elastomer film. The orientation of the optical axis(s) depends on the direction of mechanical deformation of the film and the phase structure. determined by the structure (nematic, smectic) and the chemical structure of the elastomer. .

前記ベースはその表面にエラストマーの局所的変形に必要な隆起構造を備えたい ずれの材料より成っていてもよい。好ましいベース材料はガラスまたはポリマー 、例えばポリメチルメタクリレート、ポリスチレンまたはポリカーボネートなど である。しかしながら、当業者に知られた他の材料をベースとして用いることも 可能である。The base preferably has a raised structure on its surface necessary for local deformation of the elastomer. It may be made of different materials. Preferred base material is glass or polymer , such as polymethyl methacrylate, polystyrene or polycarbonate It is. However, other materials known to those skilled in the art may also be used as a base. It is possible.

隆起構造(またはへこみ(indentations))は一般にミクロン領域 、例えば1〜3μmである。しかしながら、それらはより大きな寸法を有してい てもよい。これは、特に、エラストマーのフィルム肉厚に依存する。更に、非導 電性ベースの場合には常法により適することができる。Raised structures (or indentations) are generally in the micron range. , for example, 1 to 3 μm. However, they have larger dimensions It's okay. This depends in particular on the film thickness of the elastomer. Furthermore, non-conducting In the case of electroconductive bases, conventional methods may be more suitable.

エラストマーまたはベースの表面の品質に応じて、エラストマーとベースとを接 触させた際に付着しあう場合もあればそうでない場合もある。それら材料が付着 しあうことを望まないのであれば、ベース表面の構造をエラストマー中に導入す ることができ、そしてそのベースをガラス転移温度より低い温度まで低下させた 後取り除くことができる。その場合、表面構造はエラストマー中に永続的に保持 される。Depending on the quality of the surface of the elastomer or base, the elastomer and base may be Sometimes they stick together when you touch them, and sometimes they don't. Those materials adhere If you do not want to introduce the structure of the base surface into the elastomer, and lowered its base to a temperature below the glass transition temperature. It can be removed afterwards. In that case, the surface structure is permanently retained in the elastomer. be done.

ここでの応用例はプレスモールディング、チップ、シートおよびフィルムの構造 である。Examples of applications here are press molding, chip, sheet and film structures. It is.

本発明により記載された方法により製造された光導波路は減衰が低い点で優れて いる。場合によっては約1 dBcm−”の値が達成される。従ってそれらは集 積オプテイクス、例えばポラライザなどに有利に用いることができる。Optical waveguides manufactured by the method described by the present invention are distinguished by low attenuation. There is. In some cases values of approximately 1 dBcm-” are achieved. They are therefore It can be advantageously used in product optics, such as polarizers.

高い二次感受性(susceptibility)を有する非線形光学素子およ び非中心対称に配向したエラストマーより成る光導波路は、光データ伝送および 情報記憶用の光インシュレータ、モジュレータ、カプラー、光スィッチおよび光 弁に用いるのに適している。Nonlinear optical elements with high second-order susceptibility and Optical waveguides made of non-centrosymmetrically oriented elastomers are used for optical data transmission and Optical insulators, modulators, couplers, optical switches and optics for information storage Suitable for use in valves.

高い三次感受性を有する非線形光学素子およびエラストマーより成る光導波路は 光通信技術および情報処理用の素子に用いることができる。Optical waveguides made of nonlinear optical elements and elastomers with high third-order sensitivity are It can be used in optical communication technology and information processing devices.

更に、光メモリーおよびホログラフィックグレーティングを本発明による方法に より製造することができる。Furthermore, optical memories and holographic gratings can be applied to the method according to the invention. It can be manufactured more easily.

以下の実施例は本発明を例示するためのものであって限定するためのものではな い。示されるスペーサ長はスペーサー+CH鵞〒の数nを示す、モノマー比はモ ル%で与えられる。The following examples are intended to illustrate the invention and not to limit it. stomach. The spacer length shown indicates the number n of spacers + CHs, and the monomer ratio is the monomer ratio. It is given in le%.

実施例 l 使用エラストマm: モノマー比 ポリマーバックボーン:   ポリメタクリレートメンy7基:          o−@Σcoo8oco、     g3架橋剤、     OCN+CH teNCO’1ガラス転転移度:45°C1透明点:120℃50μmのフ゛イ ルム肉厚を有するエラストマーの巨視的に予備配向されたフィルムを70℃に加 熱し、そして、導波路の輪郭を複製する3μmの隆起機械構造を有するガラスペ ースに適用する。その材料を次いで室温に冷却する。Example l Elastomer used: Monomer ratio Polymer backbone: Polymethacrylate 7 groups: o-@Σcoo8oco, g3 crosslinking agent, OCN+CH teNCO'1 Glass transition degree: 45°C1 Clearing point: 120°C 50μm phi A macroscopically preoriented film of elastomer with a lumen wall thickness is heated to 70°C. Heat and insert a glass plate with a 3 μm raised mechanical structure that replicates the waveguide contour. apply to the base. The material is then cooled to room temperature.

局所的に(より詳細にはフィルム肉厚変化の境界部において)変えられた複屈折 を有するエラストマーフィルムが得られる。このようにして構造はフィルムの選 定領域ニ特異的に書き込まれる。この材料は光導波路として優れた特性を示す。Locally altered birefringence (more specifically at the boundaries of film thickness changes) An elastomer film having the following properties is obtained. In this way the structure is It is written specifically to a constant area. This material exhibits excellent properties as an optical waveguide.

実施例1と同様にして、以下のエラストマーに構造を書き込む。Structures are written on the following elastomers in the same manner as in Example 1.

実施例 2 スペーサ長が7.8.10および12であるほかは実施例1記載のものと同様の 4種類のエラストマー。Example 2 Same as that described in Example 1 except that the spacer length is 7.8.10 and 12. 4 types of elastomers.

実施例 3 スペーサ長が6および11である次の構造の4種類のエポリマーバックポーン:    ポリメタクリレート/ ソ)y’ ン基:     H−(CHt)m+ cOOcΣ頁べ巨Σ(CHt)m−H93架橋剤:     OCN+CHxe NCO2m=             6.8実施例 4 スペーサリンクが6および11である次の構造の4種類のエラストマm: モノマー比 ポリマーバックボーン:   ポリメタクリレート架橋剤:     OCN+ C1h8NCO2m :             6.8実施例 5 スペーサ長が6および11である以下の構造の4種類のポリマーバックボーン:    ポリメタクリレート架橋剤:       OCN 舎C)+! (瀘N C0,2m :             6.8実施例 6 スペーサ長が63よび11である以下の構造の4種類のポリマーバックボーン:    ポリメタクリレート架橋剤、     0CN−@−CHz%NCO2m :             6.8実施例 7 スペーサ長が、 3(ネマチック、ガラス転移温度:12℃、透明点:59℃)、6(スメクチッ ク、ガラス転移温度ニー5℃、透明点:80℃)、8.10.12 である以下の構造の5種類のエラストマー〔モノマー比はH,Finkelma nn et al、、  Makromol、  Chew、 RapidCo mmun−5、287〜293 (1984)による〕。Example 3 Four types of epoxy backbones with spacer lengths of 6 and 11 with the following structures: Polymethacrylate/So)y' group: H-(CHt)m+ cOOcΣpage giantΣ(CHt)m-H93 crosslinking agent: OCN+CHxe NCO2m= 6.8 Example 4 Four types of elastomers m with the following structures with spacer links 6 and 11: Monomer ratio Polymer backbone: Polymethacrylate crosslinker: OCN+ C1h8NCO2m: 6.8 Example 5 Four types of polymer backbones with spacer lengths of 6 and 11 with the following structures: Polymethacrylate crosslinking agent: OCN C)+! (瀘N C0,2m: 6.8 Example 6 Four types of polymer backbones with spacer lengths of 63 and 11 with the following structures: Polymethacrylate crosslinking agent, 0CN-@-CHz%NCO2m : 6.8 Example 7 The spacer length is 3 (nematic, glass transition temperature: 12°C, clearing point: 59°C), 6 (smectic) glass transition temperature: 5°C, clearing point: 80°C), 8.10.12 Five types of elastomers have the following structures [monomer ratio is H, Finkelma nn et al, Makromol, Chew, RapidCo mmun-5, 287-293 (1984)].

ポリマーバックボーン: ポリ(ハイドロジエンメチルシロキサン)メソゲン基 :        −o8coo(φΣOCH。Polymer backbone: Poly(hydrodienemethylsiloxane) mesogenic group :       -o8coo(φΣOCH.

実施例2〜7の材料も同じく光導波路として良好な乃至極めて優れた特性を示す 。The materials of Examples 2 to 7 also exhibit good to extremely excellent properties as optical waveguides. .

国際調査報告 、ユ1.1ao11.11@、 PCr/EP 89100313国際調査報告 S^   27550international search report , Yu1.1ao11.11@, PCr/EP 89100313 International Search Report S^   27550

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.局所的に変えられた複屈折を有する領域を持つことを特徴とする液晶エラス トマー。1. Liquid crystal elastomer characterized by having regions with locally altered birefringence Tomer. 2.液晶エラストマーを含有する光学素子。2. Optical element containing liquid crystal elastomer. 3.液晶状態のエラストマーを局所的にフイルムの厚さを変化せしめ、複屈折の 局所的改変をこれらの領域において生起させることを特徴とする光学素子に用い るのに適した液晶エラストマーの製造方法。3. By locally changing the film thickness of an elastomer in a liquid crystal state, birefringence can be reduced. Used in optical elements characterized by causing local modification in these regions A method for producing liquid crystal elastomer suitable for 4.液晶エラストマーの光学素子への使用。4. Use of liquid crystal elastomer in optical elements. 5.請求項2の光学素子の集積オプテイクスヘの使用。5. Use of the optical element of claim 2 in integrated optics.
JP1503720A 1988-04-02 1989-03-22 liquid crystal elastomer element Pending JPH02504556A (en)

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