在近些年中,硅基光电子器件在通信领域上很受人们的欢迎,其中全光开关在光互连和光通信网络上发挥着重要的作用。由于具有光控制光的优势,全光开关可以避免光信号到电信号上的转换,从而实现的高效的信号处理。众所周知,大量的全光器件是基于半导体材料（Si,In P和Ga As等等）完成的。然而这些平台中却存在双光子吸收（TPA）效应和自由载流子吸收（FCA）效应,这对于器件的功耗和效率有很大的影响,因此如何消除这一影响成为热点研究方向。为了解决这一问题,我们研究了氮化硅和石墨烯材料。其中氮化硅凭借其近乎绝缘的属性,使得其很有可能去消除双光子吸收效应和自由载流子吸收效应的影响。然而相比于硅,氮化硅有较低的热光系数和热传导率,因此会导致较低的效率。而石墨烯是一种优异的二维材料材料,拥有着很多的优点如很高的热导系数（5300 W/m·K）,良好的非线性以及可调的费米能级等。并且石墨烯还可直接覆盖在器件的波导上,这不同于其他的金属加热材料需要一个缓冲层来避免由于金属吸收带来的光损耗。因此将石墨烯和氮化硅结合起来,我们就能避免了双光子吸收效应和自由载流子效应的影响且实现较高的效率。同时由于具有较大的工作带宽,工艺容忍度高且容易加工制作等优势,故本文的器件将依托于马赫-曾德尔干涉仪（MZI）结构而实现。所以本文研究工作主要是:（1）研究硅基光电子器件的发展背景,着重对于全光开关器件进行了研究。和以往大多是基于半导体材料的全光开关不同,我们所设计的全光开关是基于氮化硅材料,并结合了石墨烯,依托的是MZI型结构所实现。在设计MZI全光开关时,为了出现明显的干涉条纹,我们设计的两臂是不等长的。并且在MZI结构器件的上臂转移了石墨烯,利用石墨烯的良好的热光效应,从而完成光控制光,实现全光开关的功能。（2）然后我们重点研究了石墨烯这一材料,并详细介绍了本次研究中所用到的湿法转移石墨烯的全部过程。接着我们对于器件结构进行了详细的设计研究。我们先是通过时域有限差分法（FDTD）对MZI器件前后两个定向耦合器（DC）的长度进行了仿真,从而得到了两个定向耦合器的长度分别为20.1μm,和16.1μm,并分别实现了68%:32%,和50%:50%的分光比。随后为分析所提出石墨烯-氮化硅这一结构的热学性质,采用了有限元法（FEM）对器件进行2D的热学仿真。根据仿真我们发现当石墨烯吸收50 mw功率时,氮化硅温度上升99 K,通过计算若石墨烯长度为300μm,便可实现开关的功能。（3）最后根据仿真的结果,我们设计出器件的结构和版图,并进行了器件加工制作,以及测试试验。实验结果表明,我们的全光开关具有11 d B的消光比,上升沿的时间常数为689 ns,下降沿的时间常数则为1.028μs。我们器件的调谐效率为0.0106π/m W,同时我们器件的调谐效率与pump光的波长无关。相比于前人提出的全光开光方案,我们的调谐效率占有很大优势。值得注意的是,我们的全关开关在开关响应时间和调谐效率上均有着优异的表现,实现了很好的综合。