可饱和吸收（），阈值称为饱和流畅性（）。给予强烈的可见光或近红外线激发，因为石墨烯的整体光波吸收和零能隙性质，石墨烯很容易就可以变得饱和。石墨烯可以用于光纤激光器（）的锁模（）运作。用石墨烯制备成的可饱和吸收器能够达成全频带锁模。由于这特殊性质，在超快光子学里，石墨烯有很广泛的应用空间。
非线性克尔效应.在更密集的激光照射下，除了众所周知的可饱和吸收效应之外，石墨烯也可以具备由于光学非线性克尔效应的非线性相移。
自旋传输.科学家认为石墨烯会是理想的自旋电子学