介质表面的光脉冲群延时和古斯-汉欣(Goos-H?nchen,GH)位移是光束传输过程中两种典型的光学现象。目前群延时和GH位移分别在可控延迟线、光传感和量子信息处理设备等方面具有广泛的应用。然而由于受到材料和器件的限制,传统结构所产生的光脉冲群延时和GH位移数值较小,且大多集中可见光、光通信和太赫兹频段,对于红外波段的研究较为缺乏。近年来,石墨烯和六方氮化硼(hexagonal Boron Nitride,hBN)等新型二维材料的可调特性和双曲特性为实现红外波段的光脉冲群延时和GH位移创造了有利条件。本文基于石墨烯的可调特性和hBN在红外波段的双曲特性研究了反射群延时和GH位移的增强和调控问题,还通过设计石墨烯-hBN-双金属的复合结构实现了一种红外波段的高灵敏度折射率传感器。具体研究工作如下:1.利用传输矩阵法研究了红外波段基于石墨烯-h BN异质结构的可调反射群延时。由于氮化硼的介电常数在约7.28μm和12.72μm波段附近表现出明显的洛伦兹谐振特性。因此,采用石墨烯-hBN异质结构在洛伦兹谐振波段附近有可能实现大的光学反射群延时。理论结果表明,通过调整石墨烯的费米能级和层数可以有效的增强反射群延时。此外,通过调节光束的入射角度或hBN厚度,可以实现反射群延时在入射角度为47°附近或hBN厚度为128nm附近实现正负切换。2.利用传输矩阵法和稳态相位法在红外波段实现了基于石墨烯-hBN异质结构的GH位移增强。理论研究表明,当波长为12.2μm的横磁偏振光入射时,通过调节石墨烯费米能级或石墨烯层数可有效增强GH位移量;此外,当h BN厚度在1.53μm附近变化时,可实现-150λ～150λ范围内的正向或负向GH位移的切换。3.从理论上研究了一种基于石墨烯-hBN异质结构的双金属传感器,该传感器可以通过增强红外波段的GH位移来提高灵敏度。理论结果表明,通过调节费米能级、石墨烯层数和hBN厚度可以获得较大的GH位移。其中,在费米能级为0.2eV,单层石墨烯,金层厚度为20nm,银层厚度为15nm以及492nm的hBN厚度的条件下可以实现高达2.02?10~5?/RIU的灵敏度。