グラフェンのフェルミ準位を調整することで、グラフェンの光吸収性を変化させることができる。2011年5月には、カリフォルニア大学バークレー校の研究グループが、単層グラフェンを用いた光変調器をはじめて報告した。この変調器では、グラフェンのフェルミ準位を電気的に調整し、周波数1GHz超で導光された光の変調が実証された。変調器の動作スペクトルは広く、通常の大気条件で1.35~1.6μmであった。また、グラフェンによる高い変調効率の結果、デバイス面積は25μm2となり、それまで報告された中で最小となった[113] [114]

グラフェンを利用した光変調器の構造模式図 (Ming Liu graphic)

グラフェンを利用した光変調器のSEM画像 (Ming Liu graphic)