近期，中科院合肥研究院強磁場(chǎng)中心盛志高研究團隊與合作者采用超快時(shí)間分辨泵浦探測技術(shù)，在SrTiO₃晶體中實(shí)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(yè)光彈調制器的截止頻率。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊《先進(jìn)科學(xué)》（Advanced Science, 2023, 2205707）上，并申請了發(fā)明專(zhuān)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(shù)工作的光彈調制器是現代光學(xué)技術(shù)的核心元件之一。目前的光彈調制器大多借助壓電材料提供的機械應力，來(lái)驅動(dòng)光彈晶體實(shí)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(zhù)高頻信號處理和高頻光通信的需求不斷涌現，研發(fā)具有GHz工作頻率的雙折射材料與調制技術(shù)十分迫切。

　　針對這一現狀，強磁場(chǎng)中心盛志高課題組與合作者經(jīng)過(guò)大量材料篩選與技術(shù)探索，借助強磁場(chǎng)磁光實(shí)驗室中的超快泵浦-探測系統，在鈣鈦礦SrTiO₃晶體中發(fā)現了由超快相干聲子誘導的GHz光學(xué)雙折射效應，并實(shí)現了對其進(jìn)行光學(xué)操控。首先，研究團隊在換能器/SrTiO₃異質(zhì)結構中，使用超快激光脈沖產(chǎn)生了具有低阻尼的相干聲學(xué)聲子。經(jīng)過(guò)系列材料篩選，發(fā)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。隨后，在優(yōu)化的異質(zhì)結構中發(fā)現：超快相干聲學(xué)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(xué)雙折射。而且，研究團隊還通過(guò)雙泵浦技術(shù)實(shí)現了對相干聲子及其誘導的GHz雙折射的光學(xué)操縱。這一發(fā)現揭示了超快光學(xué)雙折射調制的一種機制，并為GHz高頻聲光器件的應用提供了技術(shù)基礎。

　　強磁場(chǎng)中心孫韜博士和等離子體所的周春副研究員為論文的共同第一作者，強磁場(chǎng)中心盛志高研究員為論文的通訊作者，本工作得到了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)趙瑾教授和郭宏禮博士的大力支持，合肥研究院強磁場(chǎng)中心為第一作者和通訊作者單位。該工作獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目、國家自然科學(xué)基金項目、強磁場(chǎng)安徽省實(shí)驗室方向基金和合肥大科學(xué)中心高端用戶(hù)培育基金的支持。

　　文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202205707 

　　(左圖)激光誘導的聲學(xué)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雙折射調制。