中国粉体网讯  最近，研究人员已经证实，相位控制在装置中是可以实现的，装置比控制的光线波长还要小。虽然搭建光相控阵天线是可行的，在控制严密的实验室环境下，我们可以在常态环境中就可以做到；但是并不容易。如果想改变每一个阵列单元光束的相位和振幅，现在还无法做到。

改变光场的相位是相当容易的事，只需要让光跑远一点抵达目的地或者跑慢一点就行了。如果有什么装置可以控制光相位的变化，装置必须很长：如果折射率的变化幅度很小，你只能延长距离让相位改变。在整个长度上必须保持统一。

有一个方法更好：大幅调整折射率。为了达到目标，光需要对电子形成强有力的反应。也就是说我们要用到导体，比如铝或者金。可惜的是光穿过金属时会反射，或者被吸收。

只有一种情况例外，那就是光与金属中的电子结合，形成表面等离子体。在这种情况下，光与电子运动结合在一起，形成缓慢移动的波，它会沿着金属表面前进。

石墨烯就是单层碳原子排成蜂窝结构。因为存在上述挑战，石墨烯可以发挥作用。石墨烯是导体，可以支持表面等离子体传播。不过石墨烯并不是金属，它实际上是一种半导体，像硅一样。石墨烯与硅有一个不同的地方，那就是自由移动的电子与受到原子限制的电子之间的能隙；石墨烯的能隙基本上等于零，而硅约为1伏特。

当我们将电场应用于石墨烯，额外能量会让更多的电子变成导电状态，这样就可以提高等离子体的移动速度。

要让效果完全发挥出来，石墨烯不能受到外部世界的打扰。如果你只是在任意旧表面上覆盖一层石墨烯，表面等离子体会幅射到表面内，然后逃离出去。这样一来，你想调节相位，但是找不到可以调节的东西。研究的关键正在于此：科学家找到了一种惰性基片（氮化硼），我们可以用基片将石墨烯封装。成功将石墨烯装进氮化硼后，研究人员就可以生成表面等离子体，在移相装置的整个长度上传输时损耗很小。

最终结果显示，装置的长度约为600nm，但是折射率介于80-160，允许入射光场移动一个完全的周期（也就是相位调整360度）。

因为装置的“心脏”是石墨烯，光必须拥有更长的波长才能形成等离子体，所以我们这里说的是红外光，不是可见光。自由空间中的光波波长比整个移相装置长10倍，真是酷极了。

你可能会感到奇怪，既然装置连一个波长都不到，你如何完成360度相位转移呢？答案是这样的：装置中的波长是等离子体的波长，而等离子体的波长更短，所以你可以将多个波长放进移相器。因为折射率接近100，波长也就会减少100。这样一来，整个装置的长度就会比等离子体的有效波长长很多。

这是一个关键的进步，我们朝着没有光纤的高容量光通信技术前进了一大步。有了这种技术，5G之后的移动通信、家庭Wi-Fi不会再卡了。