光通信网络为人类的工作与生活带来了快捷与方便,成为了人们沟通的纽带。在光通信网络的各类光子元器件中,电光调制器作为核心功能器件之一,能够实现电信号与光信号的转换,因此高效电光调制器的研究有着重要意义。基于等离子色散效应的传统硅基调制器存在着器件尺寸大与带宽窄等问题,为此人们提出了用石墨烯与硅波导相结合的结构来改善调制器的性能表现。石墨烯与光场的相互作用强弱是决定调制器性能的关键因素,为进一步提高石墨烯与光场的相互作用强度,本文设计了两种基于石墨烯狭缝波导的相位调制器,提出与设计了一种基于单层石墨烯和复合波导的吸收调制器,并对其工作原理与性能表现进行了详细地阐述。本文的主要研究贡献可归纳为以下三个方面:(1)针对石墨烯调制器存在着光与石墨烯相互作用弱的问题,本文设计了基于狭缝波导的新型石墨烯马赫曾德相位调制器。由于狭缝波导对光场的强束缚作用,光与石墨烯的相互作用提高了约一倍。调制器的调制效率为0.042V·cm,调制带宽为79.6GHz,能耗大小仅需0.32 pJ/bit。(2)针对微环调制器工作带宽窄的问题,本文设计了基于狭缝波导的新型石墨烯徽环相位调制器。所设计的微环调制器有着更宽的工作带宽,并且灵敏度(谐振峰偏移率)为1.42 V/nm。(3)针对石墨烯吸收调制器存在着器件尺寸大的问题,本文提出与设计了一种基于复合波导的新型单层石墨烯吸收调制器。与石墨烯条形波导吸收调制器相比,石墨烯复合波导吸收调制器的调制效率提高了一倍多,有效地缩减了调制器的器件尺寸。