合肥研究院采用超快技術構筑GHz高頻光彈調制器

　　【儀表網 研發快訊】近期，中國科學院合肥物質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晶體中實現了由超快相干聲子誘導的GHz頻率的雙折射調制，其工作頻率遠超現今商業光彈調制器的截止頻率。相關研究成果發表在《先進科學》(Advanced Science)上，并申請了發明專利。
 

　　具有雙折射效應的特定材料能塑造光。基于雙折射調制技術工作的光彈調制器是現代光學技術的核心元件之一。目前的光彈調制器多借助壓電材料提供的機械應力，來驅動光彈晶體實現雙折射調制，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，亟需研發具有GHz工作頻率的雙折射材料與調制技術。
 

　　針對這一現狀，盛志高課題組與合作者經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，在鈣鈦礦SrTiO₃晶體中發現了由超快相干聲子誘導的GHz光學雙折射效應，并實現了對其進行光學操控。研究團隊在換能器/SrTiO₃異質結構中，使用超快激光脈沖產生了具有低阻尼的相干聲學聲子。經過系列材料篩選，研究發現LaRhO₃半導體薄膜作為換能器層能獲得相對較高的光子-聲子能量轉換效率。進一步，研究在優化的異質結構中發現，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。
 

　　研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、強磁場安徽省實驗室方向基金和合肥大科學中心高端用戶培育基金的支持。
 

　　左圖：激光誘導的聲學聲子激發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雙折射調制。