一种新型的中红外超紧凑型由石墨烯超表面组成的光调制器

中红外（IR）波段因其在成像、宽带光通信、光谱学、生物化学传感、国防技术等领域的广泛应用而备受关注。中红外光调制器是实现这些重要应用的必要组件。其中，高效中红外调制器的实现对于将数据通信的工作波长（频率）带宽从近红外扩展到中红外具有重要意义。

虽然基于Pockels效应、Kerr效应和各种波导平台中的等离子体色散的中红外调制器已经得到了积极的研究，但由于中红外电光效应较弱，其调制效率较低，限制了其应用。石墨烯以其优异而独特的性能得到了广泛的研究。由于石墨烯的电导率可以通过施加栅电压来轻松调节，因此有许多基于石墨烯的应用被报道，如可调谐光延迟线、天线和宽带调制器。

近日，韩国光州先进光子学研究所集成光学实验室Myunghwan Kim等人提出了一种新型的中红外超紧凑型由石墨烯超表面组成的光调制器。不同于之前提出的基于材料的损耗变化或干扰的方案，该工作利用一个独特的拓扑特性双曲超表面的等频线进行调制传输。

研究人员所设计的调制器调制深度为10.7 dB，其长度为750 nm，对应约1/30个操作波长。研究人员还研究了调制器中的迁移率效应，当迁移率大于μ=3 m2/Vs时，性能对迁移率的依赖性不强。然而，对于低迁移情况，μ=1 m2/Vs，石墨烯的损耗降低了调制器的性能：调制深度和插入损耗分别为7.63 dB和4.99 dB。

作者相信，所提出的调制方案可以在中红外波段制备一类新的紧凑型调制器。相关研究工作发表在Optics Letters上，论文链接：https://doi.org/10.1364/OL.401969。

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