表面等离激元（Surface Plasmon Ploariton,SPP）是将光紧凑地存储在金属和电介质的界面处的电磁波,可以沿着金属/电介质表面进行横向传播,且垂直于界面处则呈现指数形式的衰减。SPP可在亚波长结构体系中传播,能形成高集成度光子回路,是光子与电子器件达到集成的重要途径之一。文中将石墨烯应用到SPP波导和SPP传感领域,主要研究内容如下:（1）研究了一种可在光通信波长1550 nm中工作,石墨烯增强混合表面等离激元波导。分析了波导中的石墨烯具有约束SPP和增强耦合的作用;基于波导的最优结构参数,得出最大传输损耗为0.055 dB/um,归一化有效模场面积小于0.0025,最优增益阈值为3380 cm^-1。上述波导在超小型高密度表面等离激元器件和光子集成电路方面极具潜力,为实现全光回路提供了可能。（2）研究了一种石墨烯等离激元、周期光栅结构的可集成温度传感器,其谐振峰可通过器件的几何结构进行调谐。该器件由光纤、InGaAsP半导体材料、银周期光栅和单层石墨烯组成。结果表明,传感器的温度、折射率灵敏度可达0.455 nm/℃或1625nmRIU^-1,与同类研究相比提升了1至2个数量级。上述传感器在微纳检测领域有着良好的应用前景。（3）研究了一种新型高灵敏度的表面等离激元谐振腔传感器,该结构由左右对称的石墨烯直波导,金属介质层和跑道型纳米盘谐振腔所组成。通过有限元算法计算了该器件的透射率;在最优的结构参数下,得出器件的品质因子和灵敏度分别为21.5和1666.67 nmRIU^–1或0.466 nm/℃。另外,我们发现谐振峰可通过改变环境温度进行调谐,这意味着研究的器件在纳米传感的领域有广阔的前景。上述研究的表面等离激元波导、传感器件对于解决传输损耗、提高传感性能、扩大SPP的应用范围都具有典型意义。