光调制器是指将其它形式的信号转为光信号的器件,例如电光调制器,热光调制器,声光调制器,它们是集成光电子器件的重要组成部分。高速光调制技术是未来光通信系统以及光电子集成系统中的核心技术,在光计算和芯片光互连中应用前景巨大。因为石墨烯具有载流子迁移速率高、吸收光谱宽、CMOS工艺兼容等优点,所以近年来,以石墨烯为代表的二维材料被广泛应用于光电子器件领域。然而现有石墨烯光调制器仍有很多不足,例如石墨烯调制是偏振敏感的,偏振敏感是石墨烯调制器从实验品转为商业化产品的关键难题之一,只有解决了石墨烯调制器的偏振敏感问题,才能保证器件在任何偏振光状态下都能稳定工作。本文以硅为波导材料分析了不同结构的石墨烯调制器性能,包括:微环谐振结构调制器、马赫-曾德干涉结构调制器以及直波导光吸收型调制器。并着重分析了基于矩形波导和光纤的石墨烯调制器偏振敏感特性,提出了可行的偏振无关调制器结构,并通过软件仿真和实验验证,证明了结构的可行性。本文的主要研究内容如下:1.仿真几种常见的石墨烯调制器结构,分析调制器的调制性能,包括工作光谱范围、3dB带宽、插入损耗等,并比较了各种类型调制器之间的性能差异。2.阐述波导模式理论,利用波导模式耦合和模式转换原理,提出基于模式转换原理的石墨烯偏振无关电光调制器,并通过仿真分析该调制器的调制性能。本论文中基于模式转换原理提出了三种不同结构的石墨烯偏振无关电光调制器,分别是:双臂石墨烯嵌入型调制器、单臂石墨烯嵌入型调制器以及双臂石墨烯表面覆盖型调制器。最后总结分析了三种结构之间的性能差异。3.为了在实验中实现石墨烯偏振无关电光调制,我们采用了基于D型面光纤的石墨烯调制器结构。通过仿真分析单D型面光纤石墨烯调制器的偏振特性,提出双D型面光纤结构,实现偏振无关调制。首先在理论上通过仿真软件分析双D型面光纤结构的可行性,并进一步在实验上验证该结构调制器的偏振无关性。