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Electrically Tunable Metasurface Perfect Absorbers for Ultrathin Mid-Infrared Optical Modulators

机译：用于超薄中红外光调制器的电可调超表面完美吸收体

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Dynamically reconfigurable metasurfaces open up unprecedented opportunities in applications such as high capacity communications, dynamic beam shaping, hyperspectral imaging, and adaptive optics. The realization of high performance metasurface-based devices remains a great challenge due to very limited tuning ranges and modulation depths. Here we show that a widely tunable metasurface composed of optical antennas on graphene can be incorporated into a subwavelength-thick optical cavity to create an electrically tunable perfect absorber. By switching the absorber in and out of the critical coupling condition via the gate voltage applied on graphene, a modulation depth of up to 100% can be achieved. In particular, we demonstrated ultrathin (thickness < lambda(0)/10) high speed (up to 20 GHz) optical modulators over a broad wavelength range (5-7 mu m). The operating wavelength can be scaled from the near-infrared to the terahertz by simply tailoring the metasurface and cavity dimensions.
机译：动态可重新配置的超表面为诸如高容量通信，动态光束整形，高光谱成像和自适应光学等应用打开了前所未有的机遇。由于调谐范围和调制深度非常有限，因此高性能基于超表面的设备的实现仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们表明，可以将由石墨烯上的光学天线组成的可广泛调谐的超表面合并到亚波长厚的光腔中，以创建电可调的理想吸收体。通过通过施加在石墨烯上的栅极电压将吸收器切入和切出关键耦合条件，可以实现高达100％的调制深度。特别是，我们展示了在很宽的波长范围（5-7微米）内的超薄（厚度

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