1全光调制器

基于空间交叉相位调制

利用材料的非线性效应，当注入聚焦光束后空间自相位调制会使出射光束产生衍射环。通过注入另外一束光束，可以通过空间交叉相位调制来改变衍射环的数目，从而达到全光调制的效果。

（1）少层铋烯的全光开关[25]

（2）二维SnS材料中的全光开关[26]

基于饱和吸收的强度调制

2017年张晗等人利用黑磷的可饱和吸收特性制成了全光强度调制器，当脉冲型的强泵浦光与连续型的弱信号光同时入射到黑磷材料时，由于强泵浦光会使黑磷的吸收达到饱和，从而使其对信号光的透过率较高；而在泵浦光的脉冲间隔内，由于黑磷的吸收快速恢复到线性吸收状态，从而使其对信号光的透过率较低[27]。

基于光热效应的全光调制

2018年张晗等人利用黑磷的光热效应，吸收泵浦光产生热量来改变材料的折射率，从而改变信号光的相位，并通过Mach-Zehnder干涉仪将相位调制转换成强度调制[28]。

2全光阈值器

基于少层磷烯的全光阈值器

2017年张晗等人将少层磷烯沉积到微纳光纤的腰区，利用磷烯的可饱和吸收特性，制成了全光阈值器，提升了光信号的信噪比[27]。

基于二维TiS₂纳米片的全光阈值器

二维TiS₂最近被发现在可见到红外波段具有较强的光吸收特性，这为其在非线性光子学应用打下基础。2018年张晗等人利用胶体化学法制备了单晶TiS₂纳米片，并应用于全光阈值器，提升了信号的信噪比[14]。

全光波长变换器

2017年张晗等人利用黑磷基非线性克尔器件的四波混频效应，当注入泵浦光和信号光后，在两侧产生了两个新的波长，从而将信息从一个信道加载到另一个信道上[29]。

全光克尔开关

2017年张晗等人利用黑磷的光克尔效应在光纤中诱导非线性偏振旋转效应，来改变入射光的偏振态，在检偏器后可以得到可控的输出光强，从而达到全光开关的目的[29]。

石墨烯宽带偏振器

2011年，张晗等人发明了一种基于石墨烯材料的宽带偏振器，通过将石墨烯转移到D形光纤侧面上，石墨烯与光波倏逝场相互耦合作用，产生了与金属薄膜器件截然不同的偏振效应[30]。该偏振现象具有从可见光到近红外通讯波段的宽波段有效性，而且具有最高超过29 dB的消光比和最低小于0.5 dB的插入损耗，其性能可以与当前市场上的线性光纤偏振器媲美。更为重要的是，石墨烯作为光纤偏振器的功能材料，还具有制作简单、成本低廉、高耐热性、耐酸碱腐蚀性和可弯曲柔性等附加增值特征。