突破極限！鈮酸鋰薄膜實現350kHz高速光學同調調變

科學家成功突破傳統技術限制，利用鈮酸鋰(LN)薄膜實現高達350kHz的光學同調調變，為結構光場控制開創新紀元。這項突破性技術不僅能克服過度同調帶來的限制，更為光與物質互動作用提供全新視角。

結構光場具有獨特且強大的特性，若能精準控制其光學同調性，不僅可減少過度同調的缺點，更能發掘嶄新應用潛力。因此，如何針對特定用途調整光場同調性，已成為當前光學研究的重要課題。

傳統光學調變技術面臨的主要挑戰在於調變速度過慢，這使得光學同調控制難以從實驗室走向實際應用。開發高速光學同調調變方法，被視為突破此技術瓶頸的關鍵。

鈮酸鋰因其強大的線性電光效應（波克爾斯效應），長期被視為高速電光調變的首選材料。隨著鈮酸鋰薄膜製程技術的進步，科學家已能在絕緣體上鈮酸鋰(LNF)平臺開發各種積體光子元件。

目前許多光調變器和電束偏轉器都採用LN平臺。透過對鈮酸鋰波導施加電壓，研究人員能精準且快速地調整透過光波的相位，這種精確的相位控制使LNF調變器成為操縱光學同調的理想工具。

本研究創新地將LNF調變器應用於光學同調操控。透過設計特定調變電壓，實現對光場相位分佈的高速精密控制，並透過多重同調模式的疊加來定製光學同調性。

實驗結果與理論預測高度吻合，此策略還能輕鬆擴充套件到不同特殊光場的同調定製，為光學同調控制的實際應用鋪平道路。

研究團隊設計的LNF調變器具備64個獨立通道，二元調變速率達2MHz。其結構包含金電極陣列、Z切LN薄膜和接地電極，透過施加電壓控制折射率差異來實現精確相位調變。

為驗證LNF調變器的高速同調操控能力，實驗選用一維高斯謝爾模型光源作為測試案例。楊氏雙縫干涉實驗測量遠場條紋可見度，成功驗證生成光場的部分同調性。實驗結果與模擬高度一致，證實同調控制的有效性。

相較傳統方法，這項技術不僅大幅提升調變速率至350kHz（0-2π相位範圍），更能將能量損耗降至最低，為光學成像、加密和隨機介質資訊傳輸等應用開創嶄新可能。

雖然目前僅限於一維調變，但未來發展二維LNF調變器將能進一步提升應用彈性。這項研究成果已發表於《Photonix》期刊，為光電技術發展樹立重要里程碑。

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