在太赫兹波段,石墨烯和贵重金属材料有着相似的特点,其表面也能够支持表面等离子激元的传播。与金属表面等离子体相比,石墨烯表面等离子体有着许多优点,例如:极大的模式限制,在红外区域传播距离更长,传输性能可以通过改变化学势、偏置电场和温度等手段进行调节等等。因此,石墨烯表面等离子体的研究备受关注。而基于石墨烯材料的表面等离子光波导,因其具有纳米量级尺寸的特点,可以突破衍射极限,可以实现光子器件的微型化和高度集成化,有望作为光子集成电路的基本元器件,构建纳米光子集成芯片,最终实现全光通信。本文首先简要介绍了石墨烯的光学特性,然后综述了基于石墨烯材料的表面等离子体波导的研究现状,在此基础上,设计了两种基于石墨烯材料的表面等离子光波导,并详细讨论了波导的传输特性与结构参数以及电磁参数之间的依赖关系。具体工作如下:(1)设计了一种涂覆了单层石墨烯的双椭圆电介质纳米并行线构成的表面等离子光波导,采用有限元方法对其传输特性与其电磁参数和结构参数之间的依赖关系进行了研究。结果表明,随着椭圆的中心距离的增大,有效折射率的实部逐渐减小,传播距离先增大后减小,模式面积逐渐增大;椭圆的短半轴对有效折射率的实部、传播距离和模式面积有微调作用;工作频率越高,有效折射率的实部越小,传输距离越短,模式面积越大;温度越高,有效折射率的实部越大,传输距离越短,模式面积越小。(2)设计了一种内壁涂覆单层石墨烯的双椭圆形中空表面等离子波导,采用.有限元方法对其传输特性与其电磁参数和结构参数之间的依赖关系进行了研究。结果表明,椭圆之间的距离和半短轴的长度增大时,有效折射率的实部减小,传播距离增大,模式面积减小;圆化半径增大时,有效折射率的实部增大,传播距离减小,模式面积增大;工作频率增大时,有效折射率的实部减小,传播距离减小,模式面积减小;温度升高时,有效折射率的实部先增大后减小,传播距离减小,模式面积减小。本文的工作对于基于石墨烯材料的表面等离子体波导的设计、制作和应用具有一定的理论指导意义。