自然界中的物体每时每刻都向外界辐射能量,传统的块状结构只能响应固定的能量,难以满足现代光学技术应用的高性能和集成化需求。将块状结构加工成具有周期性形貌的微纳结构,则能够实现对特定辐射能量的调控,并实现了在光学完美透镜、带通滤波器、隐身衣、慢光结构和电磁黑洞等领域的广泛应用。但是,由传统金属电介质组成的微纳结构在参数确定后只能响应固定的能量,很难实现实时调控的功能。石墨烯被发现以来,其工艺能够与传统材料相兼容并且费米能级可调控的特性对于解决上述问题提供了新的方案。本文从微纳结构能够操控光谱特性和石墨烯独特的光学特征出发,通过研究石墨烯/微纳结构光学调控的设计方法和物理机制,结合仿真与实验的方法,探索石墨烯/微纳结构在窄带探测和红外动态调控等领域的广泛应用,为新型石墨烯器件的研制和应用提供理论指导。研究了基于传统金属电介质材料组成的微纳结构窄带和宽带光调控特性。设计了Al/Al2O3/Al环形微纳结构和W/SiO₂多层金字塔微纳结构,实现了对特定光谱窄带和宽带的吸收,分析了引起场增强模式的内部机制。环形结构能够激发多个磁极化模式实现窄带完美吸收,多层金字塔结构激发慢光效应、蛾眼效应和局域表面等离激元模式共同调制结构的吸收特性。这些设计方法为下一步石墨烯/微纳结构的设计奠定了理论基础。研究了石墨烯/光栅微纳结构的光吸收机理。利用石墨烯在红外区域能够近乎完美地透过电磁波的光学特性,建立了激发石墨烯等离激元的吸收增强结构模型。设计了石墨烯/Au/SiO₂/Au光栅结构,实现了转移石墨烯后,结构的峰值吸收率从0.38提高到0.9。采用LC回路模型与传统有限元方法相互验证,分析了电磁场和功率耗散密度增强激发的位置来共同评判增强吸收的发生机制。探究了几何参数、石墨烯费米能级和石墨烯放置位置对吸收率的影响,并从理论上实现了石墨烯器件的动态调控。考虑到单层石墨烯只有原子层厚度在实际应用时的限制,加入h BN各向异性二维材料作为石墨烯的衬底,建立石墨烯/h BN/Al光栅复合结构的器件模型,实现了同时激发三个共振峰值的结构,讨论了结构参数和石墨烯费米能级对结构吸收特性的影响规律。研究结果为设计新型可调控石墨烯器件提供了理论基础。研究了石墨烯器件的红外光学吸收特性。基于化学气相沉积法提出了一套优化的生长和转移石墨烯的工艺方法。利用热蒸镀技术和等离子化学气相沉积制备了Au/SiO₂/Au薄膜结构,采用离子束刻蚀方法制备出不同结构参数的微纳结构。将石墨烯转移至微纳结构表面形成石墨烯/光栅微纳结构和石墨烯/方环微纳结构。通过仿真和实验的方法研究了两种结构在红外光谱的吸收特性,分别实现了窄带的双峰和三峰高吸收,讨论了石墨烯器件动态调控特性。研究方法和实验结果对石墨烯器件的应用有着潜在的指导意义。本文通过对石墨烯/微纳结构红外辐射吸收调控特性研究,开展了石墨烯/微纳结构的光调控特性设计和实验研究,建立了一套完整的从理论仿真到实验研究的设计方案,对于以特定功能为应用导向的器件设计和光学探测与隐身的应用有着重要的参考意义。