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據外媒報道，隨著信息處理和通信的需求不斷增長，納米光學操縱成為了一個關鍵的研究領域。能夠在納米尺度上控制和操縱光會實現大量的應用，包括數據通信、成像、測距、傳感、光譜學、量子和神經電路等，如自動駕駛汽車的激光雷達以及速度更快的視頻點播等。

如今，由于硅在電信波長上具備一定的透明度、具備電光和熱光調制能力以及可與現有的半導體制造技術兼容，已經成為了首選的集成光子學平臺。雖然，硅納米光子在光學數據通信、相控陣列、激光雷達、量子和神經電路等方面取得了重大進展，不過，大規模將硅納米光子集成至上述系統中還有兩個主要障礙：對擴展光學寬帶的需求不斷擴大以及高電力消耗。

現有的大部分硅相位調制器能夠改變光學信號的相位，但是該過程帶來的代價是很高的光學損耗（電光調制）或很高的電力消耗（熱光調制）。不過，美國哥倫比亞大學團隊表示，他們發現了一種新方式，可以利用2D材料（超薄、0.8納米，或人類頭發的十萬分之一的材料）來控制光相位，而且不會改變其振幅，電力消耗也極低。

研究人員表示，只要在無源硅波導上放置該超博材料，就能夠像現有的硅相位調制器一樣，大幅改變光的相位，而且光損耗和功耗要低得多。

眾所周知，過渡金屬雙鹵族化合物（TMD）等半導體2D材料的光學特性會隨著其激子共振峰（吸收峰）附近的自由載流子注入（摻雜）而發生顯著變化。不過，幾乎沒人知道在遠離此類激子共振的電信波長處，摻雜自由載流子對TMD光學性質的影響，在此類激子共振處，材料是透明的，因此可以用于光子電路。

哥倫比亞大學團隊通過在低損耗氮化硅光腔上集成半導體單層，并在半導體單層摻雜了離子液體，以探測TMD的電光響應。他們觀察到摻雜了離子液體后，相位變化較大，而在環形腔的傳輸響應中，光損耗的變化最小。他們發現，對于單層TMD而言，摻雜引起的相位變化是吸收引起的相位變化的約125倍，明顯高于Si和Si上的III-V等常用的硅光子調制器材料，同時插入損耗可以忽略不計。

研究人員正在繼續探索和更好地理解強電折射效應的潛在物理機制。他們目前正利用低損耗和低功率相位調制器來取代傳統的移相器，以在光學相控陣、神經和量子電路等大規模應用中減少電力消耗。