石墨烯作为一种新型材料自2004年被发现以来,凭借其优良的光电特性在学术界掀起了一波研究的热潮,并在光纤通信领域取得了诸多优秀的研究成果。石墨烯具有高的电子迁移率、强的三阶光学非线性、高功率饱和吸收、宽谱稳定吸收等优良的性能,但是单层石墨烯材料对垂直入射光的吸收率只有2.3%,这极大的限制了石墨烯器件在光纤通信系统中的应用。如何提高单层石墨烯的光场吸收率,最大限度的激发石墨烯优良的光电特性已经成为现今学术界研究的热点。本文我们通过设计不同结构的石墨烯光纤器件验证了石墨烯在光纤中超强的光学三阶非线性和光电转换特性。首先,我们在倾斜光纤光栅上附着石墨烯激发其三阶光学非线性并演示了四波混频的应用。在倾斜光纤光栅上转移单层石墨烯后,光纤的插损增加至7.2dB,在泵浦光功率为500mW时获得了最大约-34.9dB的四波混频转换效率。实验中详细的讨论了泵浦光功率、波长间隔、石墨烯作用长度、倾斜光纤光栅倾角等变量对四波混频转换效率的影响。为了验证石墨烯超快的载流子迁移率和光电转换特性,我们利用微纳光纤可以泄露出强倏逝场的传输特性,通过在载玻片基底上蒸镀金属电极、转移石墨烯制备了微纳光纤-石墨烯光电导探测器。利用Comsol光场仿真验证了这种新型光电导探测器具有宽谱稳定吸收的特性,并在实验中测得石墨烯引起的插损最大可以达到11.8dB。当向微纳光纤中通入功率为1dBm的泵浦光时获得了最大约2.81mA/W的探测器响应率,实验中同时探讨了不同泵浦光功率下这种新型光电导探测器转换效率的变化趋势。另外,在本文中我们提出了一种新型的硅基器件结构,通过将硅基微环谐振器与萨格纳克反射器级联获得了一个具有电磁导致通透传输特性的硅基器件,并在同一器件不同的谐振波长处分别观测到了超强的快光效应和低失真的慢光效应,这对后续光控光的研究以及硅基器件附着石墨烯材料的特性研究均有一定的指导意义。