电光调制器是光子集成芯片和光纤通信网络中最为关键的器件之一,提高该器件的性能具有重要的研究意义。特别是随着信息技术的高速发展,如大数据、云计算和5G通信等,使得人们对该器件的性能提出了更高的要求。在过去的几十年中,基于不同材料体系的电光调制器已经被广泛研究,如In P调制器,铌酸锂调制器,硅基调制器和极化聚合物电光调制器等。与其他材料体系相比,极化聚合物电光调制器具有制备工艺简单、电光系数大、与光纤耦合效率高和成本低等优点,进而成为近年来的研究热点,但是该器件的性能严重依赖于电光聚合物的特性,这在一定程度上限制了其在光子集成芯片中的应用,而有机聚合物已经成为实现光子集成芯片最有潜力材料体系之一,基于有机聚合物材料的各种光学器件也已经被广泛研究。因此,如果能在无源聚合物平台上开发出一种不依赖于电光聚合物的电光调制器件,将具有重要的研究意义和应用前景。石墨烯的出现为这种器件的实现提供了可能,它是以单一碳原子单元构成的蜂窝形状存在的晶格材料,具有优异的光学、电学和机械等特性,特别是利用其电吸收和电折射的特性,可以被应用到电光调制和电光开关的研究当中。本论文就是利用石墨烯的电吸收特性,并结合聚合物波导具有加工工艺简单、灵活等优势,将石墨烯掩埋到聚合物波导的内部,研究了基于有机聚合物波导的石墨烯电吸收型光调制器。论文主要工作内容如下:（1）对石墨烯材料的电学和光学特性进行了详细研究,并建立了相应的数值仿真模型,包含石墨烯电导率和介电常数与其化学势之间的关系,证明了石墨烯可以通过外加偏置电压来控制它的费米能级和载流子浓度,进而来调控石墨烯层对聚合物波导中传播光信号的吸收强度,以此来实现调制功能。（2）为增强石墨烯与波导中传输光信号之间的相互作用,本论文提出了一种基于掩埋型石墨烯调制电极的有机聚合物波导电吸收型光调制器,利用聚合物材料加工工艺简单、灵活等优势,将石墨烯调制电极掩埋到波导芯层的内部,并通过模拟仿真确定了石墨烯在波导芯层中的最佳掩埋位置,提高了器件的调制效率,同时优化了石墨烯电容器结构来提高器件的调制带宽。设计的调制器有源区长度为800μm,消光比为29 d B,在器件功耗为1.55 p J/bit情况下实现了42 GHz的调制带宽。（3）为解决传统的石墨烯调制器对偏振模式敏感的问题,本论文设计了一种基于梯形聚合物-石墨烯波导的偏振不敏感电吸收型光调制器,通过优化聚合物波导的形状、尺寸以及石墨烯掩埋的位置,实现了一种可以同时支持两种偏振模式的石墨烯电吸收型光调制器。通过合理选择调制器的工作状态点,器件的调制电压为1.11 V,功耗为23.6 p J/bit。在C通信波段内,调制器在TE和TM两种偏振模式下的消光比都高于37 d B,它们之间的消光比差异量约为0.46 d B。