Het moduleren van de amplitude en fase van licht is een belangrijk ingrediënt voor veel toepassingen zoals golffrontvorming, transformatie optica, gefaseerde arrays, modulatoren en sensoren. Het uitvoeren van deze taak met een hoge efficiëntie en een kleine footprint is een grote uitdaging voor de ontwikkeling van opto-elektronische apparaten.

In een recent artikel gepubliceerd in Natuurfotonica , ICFO-onderzoekers Dr. Achim Woessner en Dr. Mark Lundeberg en hun medewerkers hebben een fasemodulator ontwikkeld op basis van grafeen die de lichtfase in situ tussen nul en 2π kan afstemmen.

Om dit te behalen, ze maakten gebruik van de unieke afstembaarheid van de golflengte van grafeenplasmonen, licht gekoppeld aan elektronen in grafeen. In hun experiment hebben ze gebruikten grafeen van ultrahoge kwaliteit om een ​​volledig functionele fasemodulator te bouwen met een apparaatvoetafdruk van slechts 350 nm, dat is 30 keer meer dan de golflengte van het infraroodlicht dat voor dit experiment is gebruikt. Een near-field microscoop werd gebruikt om de plasmonen te exciteren en in beeld te brengen, waardoor een ongekend inzicht wordt verkregen in de plasmoneigenschappen zoals hun golflengte en fase.

Met dit nieuwe type fasemodulator kunnen grafeenplasmonen worden gebruikt voor ultracompacte lichtmodulatoren en fasearrays met de mogelijkheid om te regelen, sturen en focus licht in situ. Dit heeft potentiële toepassingen voor on-chip biosensing en tweedimensionale transformatie-optica.