表面等离激元(Surface Plasmons,SPs)是金属表面自由电子和入射光子相互作用形成的一种电磁振荡。表面等离激元不仅具有可突破衍射极限、局域场增强等特性,而且可以在纳米尺度下实现对光的操纵,这为开发新型纳米集成光子器件提供了巨大潜力。近年来,科研人员提出和设计了许多基于表面等离激元的光子学器件,它们在完美吸收器、宽带调制器、滤波器、化学生物传感等方面具有广泛的应用。然而,传统的金属表面等离激元由于具有较高的欧姆损耗和无法动态可调等缺点,限制了其在光子学集成领域的应用,而石墨烯等离激元独特的光学特性、可调性以及强电磁场局域性使其成为近年来的研究热点。本文主要针对石墨烯等离激元(Graphene Surface Plasmons,GSPs)的基本原理、光学特性、调控方式等展开了研究。基于上述理论,设计了两种不同石墨烯结构的完美吸收器,并利用有限元法对提出的结构进行数值模拟和分析,探究了其主要的工作原理、几何参数和费米能级对该结构吸收光谱的影响。主要内容如下:1.简要介绍了表面等离子体激元的基本性质、激发方式以及局域表面等离子体激元的性质;2.首先介绍了石墨烯的电子能带结构及其光学性质,然后介绍了石墨烯表面等离激元的性质、调控方式以及石墨烯等离激元的研究现状,最后介绍了该论文的数值计算方法。3.基于石墨烯等离激元,提出了一种十字型石墨烯结构的双波段超材料完美吸收器。分析了该结构的吸收光谱、电场分布图以及石墨烯费米能级对吸收曲线的影响。结果表明该吸收器在10.81μm和11.25μm处有两个完美吸收峰,吸收率分别为99.8%和99.3%。4.基于石墨烯等离激元,提出了一种双层石墨烯结构的独立可调红外吸收器。分析了上下两层石墨烯结构的几何参数和费米能级对吸收光谱的影响,然后进一步讨论了该结构在TE和TM偏振模式下的吸收率随入射角的变化情况,结果表明所设计的结构是一种偏振和角度不敏感的三波段完美吸收器。