中紅外（IR）波段因其在成像、寬帶光通信、光譜學、生物化學傳感、國防技術等領域的廣泛應用而備受關注。中紅外光調制器是實現這些重要應用的必要組件。其中，高效中紅外調制器的實現對于將數據通信的工作波長（頻率）帶寬從近紅外擴展到中紅外具有重要意義。

雖然基于Pockels效應、Kerr效應和各種波導平臺中的等離子體色散的中紅外調制器已經得到了積極的研究，但由于中紅外電光效應較弱，其調制效率較低，限制了其應用。石墨烯以其優異而獨特的性能得到了廣泛的研究。由于石墨烯的電導率可以通過施加柵電壓來輕松調節，因此有許多基于石墨烯的應用被報道，如可調諧光延遲線、天線和寬帶調制器。

近日，韓國光州先進光子學研究所集成光學實驗室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，該工作利用一個獨特的拓撲特性雙曲超表面的等頻線進行調制傳輸。

研究人員所設計的調制器調制深度為10.7 dB，其長度為750 nm，對應約1/30個操作波長。研究人員還研究了調制器中的遷移率效應，當遷移率大于μ=3 m2/Vs時，性能對遷移率的依賴性不強。然而，對于低遷移情況，μ=1 m2/Vs，石墨烯的損耗降低了調制器的性能：調制深度和插入損耗分別為7.63 dB和4.99 dB。

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

責任編輯：lq