自从石墨烯在2004年被发现,探索新颖的二维材料一直都是研究的热点。除了石墨烯之外,磷烯,过渡金属硫化物、氧化物、六方氮化硼等二维材料也引起了广泛的兴趣,有效地拓宽了二维材料的应用领域。由于这些二维材料结构独特,物理性质和光学性质优异,因而在光电子器件、透明电极、化学、生物及医学等各个领域都极具应用前景。本论文主要围绕实现超薄二维材料（石墨烯和二硫化钼）的微结构的光吸收增强这一问题,设计了一些简单、灵活的光学结构,数值计算了对应的光学吸收率,并分析了引起吸收增强的物理机理。系统研究了光学结构的几何参数、入射角度以及偏振态对光学响应的调制作用。本论文具体研究内容如下:1.基于单层石墨烯的光子晶体（PhCs）传感器:此部分主要使用石墨烯来截断周期性的PhCs,激发Bloch表面波,可以实现可见-近红外波段的光吸收增强,或者反射衰减,从而将这一光学现象应用于传感器中。首先,石墨烯是一种在各个方面都具有优异特性的二维光学材料。更重要的是,石墨烯在可见-近红外波段呈现出与波长无关的固定吸收率,为2.3%。通过将石墨烯引入PhCs中,来激发Bloch表面波共振,可以实现光的全吸收,同时实现了反射光的衰减。我们将衰减全内反射应用到传感器中,理论上实现了高灵敏度的传感性能。2.基于石墨烯的广角偏振不敏感吸收器:此部分主要是通过设计基于石墨烯/锗的一维堆栈式光栅结构来实现一种在大气透射窗口波长范围内,角度无关、偏振不敏感的高吸收。石墨烯的单层吸收率非常低,且锗（Ge）是一种在所考虑的波长范围内具有高折射率的无损材料。尽管光栅结构一般都表现出偏振依赖性,但是当我们使用这样一种堆叠结构光栅时,该光栅结构表现出偏振不敏感性。由于该光栅结构在横向电场（TE）偏振下激发了腔模式共振（CMR）和横向磁场（TM）模式下激发了表面磁共振（MR）,我们通过结构设计使得在两偏振下都可以实现在2.9μm处的宽波段高吸收,最终使得该结构表现出偏振不敏感。此外,这两种偏振下对应的共振模式还实现了角度无关的特性。3.基于二硫化钼（MoS₂）的介质光栅结构的窄带吸收增强:此部分的主要内容是通过设计简单的全介质波导光栅结构,来激发了Fano共振模式。然后,通过引入二维材料MoS₂,实现了在Fano共振对应的波长处的一个增强吸收。在以往的结构设计中,通常使用的结构都非常复杂,使得工艺制作相对困难,这里我们的设计的吸收器结构相对简单且易于制作。最后,在这种简单的光栅结构的基础上进行了改进,以期望实现更高的吸收。通过分析,发现调制MoS₂条的周期和宽度之间的关系可以进一步促进光与MoS₂相互作用,最终实现吸收率更高的窄带吸收。