光调制器在片上光互联中起着至关重要的作用。石墨烯由于具有电子迁移率高、工作带宽大、电可调谐等优势，受到了研究人员的广泛关注，多用于实现紧凑、高效的片上光调制器。近年来，研究人员提出了多种基于石墨烯的片上光调制器，但它们亦或由于电场和石墨烯平面的弱相互作用，表现出很小的调制深度；亦或结构过于复杂，不易于实验制备。因此，有必要探索一种新型的结构，使其不仅能实现很高的调制深度，同时减少制作的难度。

光电子集成与器件功能实验室陈林课题组提出了一种超表面结构，能够支持电场主分量与石墨烯平面平行的表面波。通过优化超表面的结构参数，将输入光转化为慢等离表面波模式，增强电场和石墨烯的相互作用，从而极大地提升了调制深度。器件实现了4.66 dB/μm的高调制深度。同时，选取单层的超薄等离超表面结构，也极大地减小了器件制备的难度。

2019年11月，研究成果以“慢光增强的高调制深度超表面石墨烯调制器”(Slow light enabled high-modulation-depth graphene modulator with plasmonic metasurfaces)为题，发表在《光学快报》(Optics Letters)上，并被编辑部选为当期的editor’s pick。该工作得到了国家自然科学基金(Grant Nos. 11474116, 11674118)的基金资助。

图 高调制深度超表面石墨烯调制器

来源：武汉光电国家研究中心