石墨烯作为一种新型二维材料，由于其良好的光电性能和可调控性引起了光电子领域的广泛关注。以石墨烯为载体的阵列结构比传统的金属阵列具有更多优势，对于中红外波长区的SPPs，石墨烯对其约束更强而损耗更小。利用石墨烯对表面等离激元的传输进行操控，近年来成为了研究的热点。
武汉光电国家实验室超快光学团队陆培祥教授、王兵教授、博士生王凤等针对石墨烯阵列结构激发的SPPs进行了系统的数值模拟。研究表明，在远红外波段，在此波导阵列中传播的布洛赫模式可以相互转化。相比传统的波导，石墨烯波导阵列可使得各模式相互转换的距离更短，仅有几百纳米，已达到深亚波长量级。研究表明，通过对石墨烯微结构的灵活调控，可有效地控制模式的转换周期，也可实现任意模式的相互转换。该研究成果系统展示了石墨烯在光控开关，模式转换器，光学选择器等诸多纳米光电子器件中潜在的应用价值。
2015年11月20日，光学期刊Optics Express (Vol.23, No.24, pp. 031136-031143, 2015)发表了题为“ 石墨烯对阵列中等离激元的拉比振荡效应”（Rabi oscillations of surface plasmon polaritons in graphene-pair arrays）的研究成果。该项研究得到了国家“ 973计划” (No.2014CB921301)、国家自然科学基金 (Nos.11304108和11104095)、教育部博士点基金 (No.20130142120091) 等项目的支持。

图1石墨烯对阵列结构及其对应的衍射曲线

图2 不同介电调制下的拉比振荡的磁场分布