太阳能是人类获取能源的一种重要途径,人们对高效的、广谱的吸收材料有广泛的需求。自从石墨烯在2004年被分离出来,科学界对石墨烯的研究从未停止。石墨烯是一种蜂窝状的二维材料,有着独特的力学、光学、电学性质,利用这些优异的物理性质,将石墨烯应用于光电子器件中,是目前的研究热点之一。本论文基于等离激元的理论基础,探究石墨烯这一新型二维材料对等离激元器件性能的提升,研究表面微纳结构光学器件的原理和物理特性,通过设计和仿真对石墨烯/超表面材料混合结构光吸收器进行了性能改进和物理特性研究。本文的主要内容如下:介绍了超表面材料的等离激元的研究背景和石墨烯的基本性质,以及国内外相关研究现状。接下来介绍了金属等离激元产生的物理过程和基础理论,Drude模型和色散关系等,介绍了石墨烯等离激元的电导率模型和色散关系,以及时域有限差分法的原理和边界吸收条件等。设计出一种基于石墨烯/金属超表面的太阳能吸收器并进行了仿真,该结构在200纳米至2250纳米的宽频段内平均吸收效率为88.5%,拥有3个吸收峰分别在1098纳米、1927纳米和2810纳米处,比未添加石墨烯层的吸收器性能提升了 14.2%,通过改变结构的参数、材料和微结构形状等继续优化吸收器,最后模拟了吸收器对ASTM G173-03太阳光谱的吸收。在上述结构的基础上设计出第二个具有对称结构的太阳能吸收器,相比第一个吸收器的平均吸收效率提高了 1.2%。具有3个吸收峰分别在1020纳米、1972纳米和2845纳米处,优化器件的参数后,得到了对ASTMG173-03太阳光谱具有强烈吸收的太阳能吸收器。最后验证了该吸收器对偏振和入射角度的改变不敏感。