高速高集成光子器件是光通信技术中重要的研究方向,基于表面等离子激元的光子器件能够突破衍射极限实现纳米尺度的光信号传输及处理。另一方面结合石墨烯等二维材料的光子器件由于二维材料在体积、强度、加工性及更重要的光电性能等方面的优越性能受到了极大的关注。其中基于石墨烯表面等离子激元的光子器件研究是近几年的一大研究热点,可用于构建纳米尺度下高性能的可调谐光子器件。本文主要研究了石墨烯复合等离子波导构建的结构紧凑的硅基可调谐等离子激元光器件,结合软件仿真,对引入石墨烯的复合等离子波导的传输效果进行了分析,在此基础上,从基于复合等离子波导和条形波导间耦合实现的偏振分离器件出发,引入石墨烯复合等离子波导,实现可调谐的目的,构建电控偏振分离器件并对不同耦合长度下器件的工作效果进行了仿真分析。进一步的对可调谐偏振分离器件的结构进行优化提出了结构紧凑的可调表面等离子激元光器件,包括输出比可调的Y分支耦合器及电光调制器,本文通过仿真验证了器件的可行性。具体的研究内容包括:1.探讨引入石墨烯后复合等离子波导结构的导波效果,包括石墨烯化学势变化对器件带来的影响。2.在现有基于复合等离子波导的偏振分离器件基础上引入石墨烯,分析可调偏振分离器件的可行性,对可调偏振分离器件的结构进行修改,实现了输出比可调的Y分支耦合器件,通过石墨烯化学势的变化,两端口的输出可以在10:7与76:1或是6:5与10:1的两种状态下切换,对于该可调Y分支耦合器结构,可通过增设复合等离子波导或是进行级联的方式实现结构复杂的可调分光系统,在软件平台上对所提出的Y分支耦合器进行了仿真验证。同时根据该可调Y分支拓展了基于复合等离子波导的电光调制器。同样结合仿真,分析了器件工作效果,对于该调制器,可以在3.2μm的调制长度下实现5.9 dB的消光比,该数值还有进一步的优化空间。3.在仿真结构的基础上,尝试设计了D光纤平台的复合等离子波导的验证实验。