随着微纳光学器件的广泛应用,例如等离子体波导,光谱学与传感器等,表面等离子体激元(Surface Plasmon Polaritons,SPPs)成为了微纳光学领域里一个新的科研热点。同时,新型二维材料石墨烯所激发的石墨烯等离子体(Graphene Surface Plasmon Polaritons,GSPPs)也被研究应用于越来越多的微纳器件。本文基于SPPs和GSPPs的理论,设计并研究了四种可调微纳器件:1、提出了一种由单层石墨烯和硅基光栅组成的等离子体布拉格反射器(PBR),并对它的表现进行数值仿真。通过调节石墨烯的外加的应用偏压来调控其光学电导率,在透射谱中观察到其所激发的共振模式在布拉格反射波长周围形成一个禁带。当在PBR中引入一个微腔结构时,透射谱的禁带中会形成一个缺陷模式。因此,进一步研究了在PBR中引入多个缺陷时的透射谱特征。此外,通过在PBR单元中设计多阶梯结构,有效降低了插入损耗,并且有效抑制了透射谱的涟漪效应。2、提出了一种对波长灵敏的类等离子体诱导透明(PIT)结构器件,该器件由双层石墨烯和金属-介质-金属(MDM)波导结构构成。首先研究了基于单层石墨烯的MDM波导,并利用相位匹配方程解释了透射谱中的反射共振波长。进一步研究了基于双层石墨烯的MDM波导结构,通过调节外加电压以及石墨烯层与金属衬底之间的距离,可以在透射谱中得到类PIT窗口,从而有效实现了灵活的类PIT窗口的开-关-开效应。3、提出了一种基于多层石墨烯和微腔结构的传感器。当由石墨烯层激发的SPPs(GSPPs)模式与由平面波导激发的SPPs(PWG)模式互相耦合时,反射谱中出现尖锐且敏感的法诺峰(Fano)。同时用经典谐振子(CHO)理论解释了Fano共振出现的原因,并研究了不同的结构参数对反射谱的影响。最后将探测材料引入探测层,实现了一个高度灵敏的传感器。此外,考虑到实际实验条件,将材料中引入了插入损耗,并研究了其影响。4、提出了针对不同波长且角度不敏感的MDM结构彩色滤光片。选择特定金属和介质的组合来实现高效的角度不敏感的彩色滤光片,材料的种类和MDM结构的参数对透射效率都有显著影响。希望本学位论文的工作成果能为微纳光学领域的研究和发展提供一些新的见解。