近期，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院強磁場科學中心盛志高研究團隊等采用超快時間分辨泵浦探測技術，在SrTiO3晶體中實現(xiàn)了由超快相干聲子誘導的GHz頻率的雙折射調(diào)制，其工作頻率遠超現(xiàn)今商業(yè)光彈調(diào)制器的截止頻率。相關研究成果發(fā)表在《先進科學》（Advanced Science）上，并申請了發(fā)明專利。

具有雙折射效應的特定材料能塑造光?；陔p折射調(diào)制技術工作的光彈調(diào)制器是現(xiàn)代光學技術的核心元件之一。目前的光彈調(diào)制器多借助壓電材料提供的機械應力，來驅(qū)動光彈晶體實現(xiàn)雙折射調(diào)制，其工作頻率受限于光彈/壓電晶體的諧振頻率，一般為kHz量級。隨著高頻信號處理和高頻光通信的需求不斷涌現(xiàn)，亟需研發(fā)具有GHz工作頻率的雙折射材料與調(diào)制技術。

針對這一現(xiàn)狀，盛志高課題組與合作者經(jīng)過大量材料篩選與技術探索，借助強磁場磁光實驗室中的超快泵浦-探測系統(tǒng)，在鈣鈦礦SrTiO3晶體中發(fā)現(xiàn)了由超快相干聲子誘導的GHz光學雙折射效應，并實現(xiàn)了對其進行光學操控。研究團隊在換能器/SrTiO3異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，使用超快激光脈沖產(chǎn)生了具有低阻尼的相干聲學聲子。

經(jīng)過系列材料篩選，研究發(fā)現(xiàn)LaRhO3半導體薄膜作為換能器層能獲得相對較高的光子-聲子能量轉(zhuǎn)換效率。進一步，研究在優(yōu)化的異質(zhì)結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)，超快相干聲學聲子可以在應力敏感的SrTiO3晶體中誘導出具有GHz頻率的光學雙折射。同時，研究團隊通過雙泵浦技術實現(xiàn)了對相干聲子及其誘導的GHz雙折射的光學操縱。這揭示了超快光學雙折射調(diào)制的一種機制，并為GHz高頻聲光器件的應用奠定了技術基礎。

左圖：激光誘導的聲學聲子激發(fā)SrTiO3晶體GHz雙折射原理示意圖；右圖：不同晶體取向的SrTiO3晶體GHz雙折射調(diào)制。

審核編輯：劉清