光学器件的微小化和高度集成化是当前发展的热门方向之一,如何设计、制造和利用光学纳米器件也成为重要研究内容。受衍射极限的制约,光电器件在亚波长尺寸实现对光的调控存在一定的困难。表面等离子体的提出为解决这一问题提供了可能性。相比于传统金属材料,石墨烯所支持的表面等离子体具有更强的电场局域性、可调性。针对以上原因,本文设计并研究了一种石墨烯纳米结构,实现在纳米尺度范围内对石墨烯表面等离激元的调控。论文从石墨烯独特的晶格结构和优异的光电性质出发,分析了如何激发石墨烯表面等离激元,并将石墨烯表面等离子体与传统金属激发的表面等离子体进行比较。在此基础上,探索石墨烯光电可调性的原理,推导并计算石墨烯的费米能级、电导率、介电常数和折射率的变化规律;在分析了使用金属纳米结构来控制石墨烯光学性质的可能性基础上,设计出一种石墨烯-金光栅复合结构,在单层的石墨烯上激发出表面等离子体,通过有限元法计算软件COMSOL Multiphysics进行建模和计算。比较了有、无在金光栅上覆盖石墨烯的复合结构的光学特性,说明石墨烯与金光栅的结合增强了入射光与结构的相互耦合,激发了高质量的表面等离子体共振。在石墨烯-金光栅结构的基础上,优化石墨烯的费米能级、载流子迁移率与金光栅的周期、脊高和宽度,分析了器件的反射光谱图、电场分布和品质因子,证明了该结构可在宽谱范围内有效地提高石墨烯对光的吸收效率和具有更强的传感特性。通过以上研究,证明了基于石墨烯表面等离子共振的传感器的可行性和可调性,体现了石墨烯在光电传感领域优越的性能,在光学领域具有重要的意义。