现今，全光开关吸引了人们的注意，因为它们有可能克服电力开关的速度限制。然而，由于现有材料固有的光学非线性较小，所以实现超快，节能的全光开关一直是一项挑战。作为解决方案，我们提出使用石墨烯负载的深亚波长等离子体波导(30×20 nm²)。由于极端的光限制，我们大大增强了石墨烯的光学非线性吸收，实现了超快的全光开关，开关能量为35 fJ，开关时间为260 fs。与以前的石墨烯基器件相比，开关能量要小4个数量级，是任何在几皮秒或更短时间内工作的全光开关所报告的最小值。该器件可有效地与传统的硅波导相连接，用于硅光子集成电路。我们相信，这种基于石墨烯的器件将为芯片上的超快和节能光子处理铺平道路。

Fig. 1：用于全光控制的负载石墨烯的金属-绝缘体-金属WG的示意图和仿真。

Fig. 2：所制样品的SEM图。


Fig. 3：负载石墨烯的MIM-WG的线性吸收测量。
 
 
Fig. 4：全光开关的饱和吸收和演示。
 
 
Fig. 5：飞秒激光脉冲全光开关演示。
 相关研究结果于2019年由东京工业大学物理系Masaya Notomi课题组，发表在Nature Photonics (https://doi.org/10.1038/s41566-019-0547-7) 上。原文：Ultrafast and energy-efficient all-optical switching with graphene-loaded deep-subwavelength plasmonic waveguides