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Apr 05, 2023

Fonone coerente

March 7, 2023 This article

7 marzo 2023

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di Zhang Nannan, Accademia cinese delle scienze

Utilizzando la tecnologia di rilevamento della pompa risolta nel tempo ultraveloce, i ricercatori guidati dal Prof. Sheng Zhigao dell'Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) dell'Accademia cinese delle scienze hanno realizzato la modulazione della birifrangenza di frequenza gigahertz (GHz) indotta da fononi coerenti ultraveloci nel titanato di stronzio (SrTiO3) cristalli.

Secondo i ricercatori, la frequenza operativa è risultata molto più alta della frequenza di taglio dei modulatori fotoelastici disponibili in commercio.

Lo studio è stato pubblicato su Advanced Science.

Uno speciale materiale con birifrangenza può modellare la luce. Il modulatore fotoelastico basato sulla tecnologia di modulazione della birifrangenza è uno dei componenti principali della moderna tecnologia ottica. Attualmente, la maggior parte dei modulatori fotoelastici utilizza lo stress meccanico fornito dai materiali piezoelettrici per guidare i cristalli fotoelastici per ottenere la modulazione della birifrangenza e la loro frequenza operativa è limitata dalla frequenza di risonanza dei cristalli fotoelastici/piezoelettrici, che è generalmente nell'ordine dei kilohertz (kHz) . Pertanto, esiste un urgente bisogno di sviluppare materiali birifrangenti e tecniche di modulazione con frequenza operativa GHz.

"Abbiamo trovato l'effetto di birifrangenza ottica GHz indotto da fononi coerenti ultraveloci nei cristalli di perovskite SrTiO3 e lo abbiamo manipolato otticamente", ha affermato Sheng Zhigao, autore corrispondente dello studio, "utilizzando il sistema pompa-sonda ultraveloce nel nostro laboratorio magneto-ottico ad alto campo magnetico ."

Innanzitutto, hanno utilizzato impulsi laser ultraveloci per generare fononi acustici coerenti con basso smorzamento nell'eterostruttura trasduttore/SrTiO3.

Dopo aver esaminato una serie di materiali, hanno scoperto che i film sottili di semiconduttori LaRhO3 come trasduttori potevano ottenere efficienze di conversione dell'energia fotone-fonone relativamente elevate.

Quindi, nell'eterostruttura ottimizzata, si è scoperto che i fononi acustici coerenti ultraveloci possono indurre birifrangenza ottica con frequenza GHz nei cristalli SrTiO3 sensibili allo stress.

Inoltre, i ricercatori hanno realizzato la manipolazione ottica dei fononi coerenti e della loro birifrangenza GHz indotta utilizzando una tecnica a doppia pompa.

Questa scoperta rivela un meccanismo di modulazione ottica ultraveloce della birifrangenza e fornisce una base tecnica per l'applicazione di dispositivi acusto-ottici GHz ad alta frequenza.

Maggiori informazioni: Tao Sun et al, Birifrangenza ottica Gigahertz indotta da fononi coerenti e sua manipolazione in SrTiO 3, Advanced Science (2023). DOI: 10.1002/advs.202205707

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