鉴于石墨烯独特的光学和电学性质,基于石墨烯的复合微纳结构的控光特性研究正成为纳米光子学中的一个重要研究领域。石墨烯/电介质复合结构中等离激元的激发耦合及结构的控光特性引起了广泛关注。论文首先针对石墨烯/电介质/石墨烯多层平板结构,研究了结构中模式分布及色散特性。考虑TM偏振入射结构,通过数值求解麦克斯韦方程组,得到结构中的模式分布与色散关系。同时引入电介质与石墨烯的非线性,研究了双重非线性条件下,结构的色散特性。研究发现电介质的非线性对色散关系影响较小,而石墨烯的非线性强烈影响结构的色散特性。在石墨烯/电介质/石墨烯多层结构中引入正弦光栅调制,研究了光栅调制下,结构的高品质因子Q与光开关特性。针对石墨烯/电介质/石墨烯纳米结构,考虑TM偏振垂直入射,给出结构的透射谱和吸收谱,发现石墨烯等离激元可以被激发。进而研究了结构参数对品质因子Q的影响。基于结构特殊的透射特性,设计了多波长全光开关器件,调制深度高达99%以上。基于石墨烯/电介质/石墨烯多层光栅结构的高品质因子特性,引入传感介质,研究结构的传感特性。由于更小的费米能对应更窄的共振峰,因此选择较小的费米能,分别考虑深浅光栅两种调制情况下的传感特性。研究发现深光栅调制下,结构灵敏度S达到2617 nm/RIU,品质因数FOM最高为764 RIU-1;浅光栅调制下,可实现超高品质因数,FOM最高为1495 RIU-1。