中紅外（IR）波段因其在成像、寬帶光通信、光譜學(xué)、生物化學(xué)傳感、國(guó)防技術(shù)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用而備受關(guān)注。中紅外光調(diào)制器是實(shí)現(xiàn)這些重要應(yīng)用的必要組件。其中，高效中紅外調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)對(duì)于將數(shù)據(jù)通信的工作波長(zhǎng)（頻率）帶寬從近紅外擴(kuò)展到中紅外具有重要意義。

雖然基于Pockels效應(yīng)、Kerr效應(yīng)和各種波導(dǎo)平臺(tái)中的等離子體色散的中紅外調(diào)制器已經(jīng)得到了積極的研究，但由于中紅外電光效應(yīng)較弱，其調(diào)制效率較低，限制了其應(yīng)用。石墨烯以其優(yōu)異而獨(dú)特的性能得到了廣泛的研究。由于石墨烯的電導(dǎo)率可以通過(guò)施加?xùn)烹妷簛?lái)輕松調(diào)節(jié)，因此有許多基于石墨烯的應(yīng)用被報(bào)道，如可調(diào)諧光延遲線、天線和寬帶調(diào)制器。

近日，韓國(guó)光州先進(jìn)光子學(xué)研究所集成光學(xué)實(shí)驗(yàn)室Myunghwan Kim等人提出了一種新型的中紅外超緊湊型由石墨烯超表面組成的光調(diào)制器。不同于之前提出的基于材料的損耗變化或干擾的方案，該工作利用一個(gè)獨(dú)特的拓?fù)涮匦噪p曲超表面的等頻線進(jìn)行調(diào)制傳輸。

研究人員所設(shè)計(jì)的調(diào)制器調(diào)制深度為10.7 dB，其長(zhǎng)度為750 nm，對(duì)應(yīng)約1/30個(gè)操作波長(zhǎng)。研究人員還研究了調(diào)制器中的遷移率效應(yīng)，當(dāng)遷移率大于μ=3 m2/Vs時(shí)，性能對(duì)遷移率的依賴性不強(qiáng)。然而，對(duì)于低遷移情況，μ=1 m2/Vs，石墨烯的損耗降低了調(diào)制器的性能：調(diào)制深度和插入損耗分別為7.63 dB和4.99 dB。

作者相信，所提出的調(diào)制方案可以在中紅外波段制備一類新的緊湊型調(diào)制器。相關(guān)研究工作發(fā)表在Optics Letters上，論文鏈接：https://doi.org/10.1364/OL.401969。

責(zé)任編輯：lq