近期，中科院合肥研究院强磁场中心盛志高研究团队与合作者采用超快时间分辨泵浦探测技术，在SrTiO3晶体中实现了由超快相干声子诱导的GHz频率的双折射调制，其工作频率远超现今商业光弹调制器的截止频率。相关研究成果发表在国际期刊《先进科学》（Advanced Science, 2023, 2205707）上，并申请了发明专利。
具有双折射效应的特定材料，能塑造光。基于双折射调制技术工作的光弹调制器是现代光学技术的核心元件之一。目前的光弹调制器大多借助压电材料提供的机械应力，来驱动光弹晶体实现双折射调制，其工作频率受限于光弹/压电晶体的谐振频率，一般为kHz量级。随着高频信号处理和高频光通信的需求不断涌现，研发具有GHz工作频率的双折射材料与调制技术十分迫切。
针对这一现状，强磁场中心盛志高课题组与合作者经过大量材料筛选与技术探索，借助强磁场磁光实验室中的超快泵浦-探测系统，在钙钛矿SrTiO3晶体中发现了由超快相干声子诱导的GHz光学双折射效应，并实现了对其进行光学操控。首先，研究团队在换能器/SrTiO3异质结构中，使用超快激光脉冲产生了具有低阻尼的相干声学声子。经过系列材料筛选，发现LaRhO3半导体薄膜作为换能器层能获得相对较高的光子-声子能量转换效率。随后，在优化的异质结构中发现：超快相干声学声子可以在应力敏感的SrTiO3晶体中诱导出具有GHz频率的光学双折射。而且，研究团队还通过双泵浦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一种机制，并为GHz高频声光器件的应用提供了技术基础。
强磁场中心孙韬博士和等离子体所的周春副研究员为论文的共同第一作者，强磁场中心盛志高研究员为论文的通讯作者，本工作得到了中国科学技术大学赵瑾教授和郭宏礼博士的大力支持，合肥研究院强磁场中心为第一作者和通讯作者单位。该工作获得了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、强磁场安徽省实验室方向基金和合肥大科学中心高端用户培育基金的支持。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202205707
(左图)激光诱导的声学声子激发SrTiO3晶体GHz双折射原理示意图；(右图)不同晶体取向的SrTiO3晶体GHz双折射调制。