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高效、高速和高集成是未来光子学器件的发展趋势。为实现这些目标,人们做了大量的研究并由此衍生了许多新兴学科,例如硅基光子学和表面等离子激元学。然而,硅材料和金属材料自身固有的缺陷限制了光子学器件某些性能的提升,例如集成光源和集成光波长转换器的实现仍需进一步的研究。新型光电材料的出现强烈冲击着现有的光子学器件的研究,其中包括稀土离子、量子点、石墨烯和超材料等等。它们具有低损耗、易于集成和人为可调控等优点,非常适用于光子学器件的设计,所以近年来逐渐成为国际上该领域的研究热点。特别是石墨烯材料特殊的光与物质