太赫兹(THz)波段是光学研究领域中一个十分重要的频谱，因为许多生物大分子的振动和旋转频率都处于这一频段，可通过THz波获得许多的生物以及材料信息，而且Thz的辐射能以很少的衰减穿透大部分物质。然而许多材料并不能在这一频段内响应。近年来，随着金属表面等离激元(SPP)的不断发展，越来越多的器件能够工作在这一频段内，例如谐振腔耦合器、等离激元光开关、金属光波导和等离子体传感器等等。然而金属的SPP存在传播距离短、损耗高、不易调控等缺点，这严重制约着它在光学领域内的发展。石墨烯作为一种新型的二维材料，在THz波段内表现出优异的电学与光学特性，尤其是石墨烯表面等离激元(GSPP)的调控性与强局域，使得它在光电产业中具有非常广阔的应用前景。最近，众多的科学家投入到石墨烯的研究中去，并针对石墨烯上载流子的跃迁方式、石墨烯的调控机制和石墨烯上SPP的模式耦合进行了分析。为了进一步了解石墨烯的调控性能和深化GSPP的耦合特性研究，本文将通过不同的石墨烯光学器件结合理论推导展开分析，从而为石墨烯在红外频段和太赫兹频段内工作提供扎实的理论指导和创新的设计方法。　　在本文研究了石墨烯与石墨烯、石墨烯与金属之间的SPP耦合效应，并提出了一种可调控且灵敏度超高的折射率传感器。主要的工作以及实现的具体理论和方法总结如下:　　(1)结合金属SPP的激发原理来解析石墨烯上的等离激元激发机制。得到了石墨烯上等离激元的激发必须满足电导率虚部为正、介电常数实部为负和满足波矢匹配这三个条件。并推导出石墨烯带SPP的色散关系，从原理上揭示了GSPP的物理机制。接着在研究异面石墨烯带的耦合关系中发现了错开一定距离的石墨烯带之间存在局域模式，它的激发并不是光波在束缚电子振荡影响下产生的，而是由已有的等离激元耦合形成的，这一点与边缘模式的产生有所不同。局域模式的强弱除了与错开距离有关外，也与石墨烯间的垂直距离有关。　　(2)基于对石墨烯耦合特性的相关研究，本文还把石墨烯与金属上的SPP结合起来进行分析，通过它们所激发的Fano共振设计出金属与石墨烯的混杂纳米传感器。在该器件中金属狭缝处的波导模式与石墨烯上的等离激元模式能够同时存在，当这两种模式发生相互作用时，就能得到一个非对称的Fano线型了。通过探究发现对称的金属光栅结构能够增强透射效果，而且能够产生一个较宽的频谱。其中透射的加强是因为耦合到金属结构中的能量通过对称的金属光栅又重新辐射到自由空间产生的;宽频谱则是因为信号在金属上的弛豫时间较小，造成能量的损耗较大引起的。同时，通过改变加在石墨烯带上的门电压可动态调控费米能级，透射谷的位置可因此实现大范围的调制。不仅如此，我们所提出的传感器对周围的折射率变化异常灵敏，通过计算我们还得到了一个超高的品质因子(大于30000/RIU)，这比以往的等离子体传感器都要高出两个数量级。更值得注意的是，上述结构所产生的Fano共振线型不受入射光的入射方向和偏振方向影响，而且对金属光栅的几何尺寸不敏感，良好的容错性使得该电介质传感器能够在气体、液体或者固体等电介质材料中工作，在传感器、光开关和机械精密测量等领域具有非常广阔的应用前景。