自20世纪下半叶互联网概念提出至今的几十年内,通讯系统中的信息传输与处理量已呈几何式激增,光纤为主体的信息通讯网络面临着严峻挑战。对于信息的编码处理,电信号则需经光调制器实现光波上的加载,面对通讯网络内激增信息传输与处理量,对光调制器自身信息处理速度等核心性能有更高要求,需要在信号调制速率、器件集成度、多工作带宽和单字节能耗等性能方面得以拓宽与提升。传统电光调制器件则由于所使用器件材料以及工艺极限等客观因素而被限制,无法对所需性能要求给予满足。本征石墨烯作为单层碳元素构成六边蜂窝式层状材料,有着室温下超高的载流子迁移率、材料折射率在外置电压下可控的优良电光学特性且其加工工艺与标准CMOS工艺相兼容,结合石墨烯材料与硅基波导的电光调制器件结构,则有望使光调制器的工作带宽、响应速率、结构尺寸、能耗比例以及集成度等多方面重要参数得到显著提升,国内外对该领域的研究方兴未艾。本论文针对提升电光调制器性能,以石墨烯的电光特性与石墨烯材料结合片上集成硅基波导电光调制器作为主要研究对象。论文对石墨烯材料的电光性能建立数值模型,结合硅基波导结构,设计了几种不同构造基于石墨烯材料的电光调制器件,摸索制定了制作器件的微纳工艺流程并设计了相应的光掩膜板结构,研究了石墨烯调制器与硅波导集成的重要工艺,提出了在非正常工艺流程下对器件耦合端口的保护技术,完成了片上集成的电光调制器制作,对器件进行了电光与全光测试并发现了光致损耗现象。具体研究工作如下:1.通过不同方式对石墨烯予以了制备,并对其制备方式提出了改进方式,提高了石墨烯的制备效果,对石墨烯材料的表征以及几种光波导设计分析理论进行了综述。分别对常用石墨烯材料的不同制备方法进行了工艺研究与改进,主要包括的方法有:固态的机械剥离、液态的氧化还原以及气态的化学气相沉积法;对于材料的表征则主要使用光学显微、扫描电镜显微以及拉曼光谱表征进行了详细介绍;对用于数值计算光波导的理论包括有效折射率法、光束传播法、时域有限差分法以及有限元法进行了简要阐述。2.研究石墨烯的电光响应特性和数值模型。石墨烯对光吸收表征于其折射率的虚部,而折射率则取决于石墨烯化学势（费米面）的变化,又由于石墨烯的化学势可在外置电压以及化学掺杂等方式下被其调控,故材料的折射率虚部可实现外加电场下调控。对石墨烯化学势关于外加电压、光导率与相对介电常数等之间的关系研究,阐述了石墨烯用于电光调制器的工作原理。3.提出四种石墨烯结合片上集成电光调制器件结构,包括双层直波导吸收型、热光单环单波导宽谱域吸收型、相位型和四环双波导复用吸收型不同的光调制器结构。通过数值模拟计算结果表明,对于所设计双层直波导吸收型调制器当介质层为氧化硅材料时铺设石墨烯材料长438)时,调制器调制速率可达16.3 GHz;当对于设计的单环单波导调制器时,铺设石墨烯长度为5.248)时,器件的调制深度可达到31.32 d B,以氧化硅为介质层时器件调制速率可达到134 GHz,当采用相位调制时,铺设石墨烯长度为5.138)时,器件调制深度为7.64 d B,调制速率可达到137 GHz;对设计的四环双波导复用器件,可同时完成四组不同波长同时在器件内调制,采用铺设5.248)石墨烯结构,则动态响应可达到125 GHz。4.研究了石墨烯电光调制器件制作的微纳加工工艺,使用Layout与L-edit软件完成了相应结构掩模版的绘制,掌握了自材料转移至最终封装的工艺技术,提出了器件耦合端面保护技术,成功解决由于反正常工艺流程所引发的通光损耗问题,最终制作出片上集成电光调制器件,对器件进行了电光与全光性能测试,发现电光器件中的制作问题,给出了波导填平工艺的两种可行方案并完成初步工艺探究,且在全光性能测试中发现光致损耗现象。