本论文基于石墨烯表面等离激元原理，设计了波导分束器和石墨烯被覆微纳光纤慢光两种石墨烯光学波导器件。首先以电磁场基本理论为基础，对石墨烯表面等离激元概念和特性做了简单介绍。根据石墨烯的Drude模型，对空气-石墨烯-介质表面等离激元结构的色散特性进行分析，研究石墨烯表面等离激元波在栅型结构波导中的传输特性。利用有限元软件分析了设计的石墨烯光学波导器件特性。主要工作总结如下：　　1.通过Kubo方程计算在太赫兹波段范围内石墨烯在不同化学势下的电导率与介电常数，根据石墨烯载流子浓度定义，讨论外加偏置电压以及电介质厚度对石墨烯化学势的影响。选用适当的石墨烯化学势，使其电导率和介电常数满足激发表面等离激元条件。　　2.根据石墨烯表面等离激元特性，设计出一种具有栅型周期结构波导来控制石墨烯表面等离激元波的传输，实现波导分束器的功能。利用有限元软件，计算不同光栅周期的石墨烯色散特性，根据色散曲线的频率范围选择不同光栅周期分别作为分束器的两个分支波导，使两分支波导可以支持不同频率的石墨烯表面等离激元波传输，实现波导分束器功能。　　3.设计石墨烯被覆微纳光纤器件，在光纤上实现基于石墨烯表面等离激元的慢光功能以及彩虹局域效应。将单层石墨烯材料覆盖在As2S3微纳光纤表面，并在光纤表面刻制渐变周期光栅结构。利用有限元软件计算不同周期光栅结构对应色散曲线的截止频率，根据对应关系选择合适的光栅结构参数，使相应频率的石墨烯表面等离激元波传输到光栅结构时其传播群速度大幅度下降，被紧紧地束缚在光纤器件中的光栅处。研究结果显示，设计的慢光功能器件可以将传输群速度减缓500倍左右。并利用渐变周期光栅结构，使不同频率的表面等离激元波束缚在光纤的不同空间位置上，进而实现了彩虹局域效应。