在过去的几十年里,科学技术推动着人们的生活发生翻天覆地的变化,人们对高质量\智能化的产品需求越来越高。无论是家居,交通,通信,还是娱乐,人们希望能够生活在一个更加方便和高效的环境中。通信作为社会生活的一个重要分支,对社会的发展起着举足轻重的作用。在通信领域,各种光电子器件的发展直接决定了通信质量的提高。但是,传统的电子器件和光子器件已经难以满足器件高度集成和信息高速处理的需求,而表面等离子体激元（Surface Plasmon Polaritons,SPPs）的出现,不仅解决了光学衍射极限这一瓶颈问题,更为微纳器件的设计与高密度集成提供了新思路。表面等离子体激元（SPPs）,是一种光子与金属中的自由电子相互耦合形成的沿金属-介质界面传播、在界面两侧呈指数衰减的电磁场模式。传统的表面等离子体材料为贵金属,例如金、银等,但金属材料内部损耗大,电磁特性难以调制等缺点限制了其发展。新材料石墨烯,由于其独特的光电特性,自2004年被制作出以来,一度成为研究热点。石墨烯不仅可以像金属一样支持表面等离子体激元,还可以在不改变器件结构的情况下调制其电磁特性。因此,基于石墨烯的光学器件得到了广泛研究。本论文的主要研究内容如下:（1）基于石墨烯表面等离子体激元（Graphene Surface Plasmon Polaritons,GSP）,设计了一种全光逻辑门结构,利用线性干涉原理,在不改变器件结构的情况下,该结构可实现或门、异或门、非门、与门、或非门以及与非门六种逻辑功能。（2）研究了一种关于高折射率介质板对称的领结型石墨烯纳米线结构的模式特性和传输特性,发现结构具有良好的模式束缚特性并具有较高的品质因数,传播长度大于2μm,归一化模式面积接近10^-5量级,同时,还可以通过改变其几何参数和电磁参数来调制GSP的传输特性。（3）研究了两种新型结构中出现的类似电磁诱导透明（Electromagnetically Induced Transparency,EIT）现象的等离子体诱导透明（Plasmon Induced Transparency,PIT）现象,透明窗口可以通过几何参数调节,也可以通过石墨烯化学势调节,此外,该结构的传输特性表现出明显的慢光效应,因此可以应用在光存储及慢光器件等领域。