中国科学院合肥物理研究所：在钛酸锶中实现相干声子诱导的千兆赫兹光学双折射
发布时间：2023-03-08 08:00:00 阅读数： 28
相干声子诱导GHz频率光学双折射的原理示意图（左）；STO不同晶格方向的光学双折射行为（右）。资料来源：孙涛
利用超快时间分辨泵检测技术，中国科学院合肥物理研究所（HFIPS）的盛志高教授领导的研究人员实现了由钛酸锶（SrTiO3）晶体中的超快相干声子引起的千兆赫兹（GHz）频率双折射调制。
据研究人员称，工作频率被发现比市面上的光弹性调制器的截止频率高很多。
该研究发表在《Advanced Science》上。
一种具有双折射的特殊材料可以塑造光线。基于双折射调制技术的光弹性调制器是现代光学技术的核心部件之一。目前，大多数光弹性调制器利用压电材料提供的机械应力驱动光弹性晶体实现双折射调制，其工作频率受到光弹性/压电晶体谐振频率的限制，一般在千赫兹（kHz）数量级。因此，迫切需要开发具有GHz工作频率的双折射材料和调制技术。
"我们发现了过氧化物SrTiO3晶体中由超快相干声子诱导的GHz光学双折射效应，并对其进行了光学操控，"该研究的通讯作者盛志高说，"利用我们高磁场磁光实验室的超快泵探系统。"
首先，他们使用超快的激光脉冲在换能器/SrTiO3异质结构中产生具有低阻尼的相干声子。
在筛选了一系列材料后，他们发现LaRhO3半导体薄膜作为换能器可以获得相对较高的光子-声子能量转换效率。
然后，在优化后的异质结构中，发现超快相干声子可以在应力敏感的SrTiO3晶体中诱导出频率为GHz的光学双折射。
此外，研究人员利用双泵技术实现了对相干声子及其诱导的GHz双折射的光学操纵。
这一发现揭示了超快光学双折射调制的机制，并为高频GHz声光器件的应用提供了技术基础。
更多信息：Tao Sun et al, Coherent Phonon‐Induced Gigahertz Optical Birefringence and Its Manipulation in SrTiO 3, Advanced Science (2023). DOI: 10.1002/advs.202205707
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