二维材料石墨烯在光学、电学等领域引起了广泛的关注,因其独特的电子能带结构提供了极好的电磁特性。特别是其费米能级可以通过外部栅极电压动态改变,这使得石墨烯成为光学可调谐器件的理想材料。本文基于石墨烯,结合了介质及金属周期表面复合结构,对太赫兹的吸收与调制进行了详细的理论分析和仿真研究。主要研究内容如下:介绍了周期性金属表面结构的表面等离子体激元、石墨烯电磁特性及其表面等离子体激元,通过数值计算验证了化学势变化可改变石墨烯电导率和相对介电常数。设计了基于连续石墨烯及介质周期表面结构的宽带太赫兹吸收器,其结构由硅条带阵列、连续石墨烯层、聚合物基底层和金属基板组成。首先构建了石墨烯-介质-金属复合吸收结构,研究了其吸收特性,讨论了石墨烯的化学势和聚合物基底层厚度对吸收特性的影响。其次探究了介质周期阵列对上述结构吸收性能的影响。仿真结果表明一维硅条带阵列与石墨烯-介质-金属复合结构相互作用可以拓宽复合结构的吸收带宽。硅条带的长度和宽度以及结构周期长度的变化都会对复合结构吸收性能产生影响。最后,设计了基于连续石墨烯及二维周期性硅条带阵列的可调谐宽带吸收器。仿真结果显示该结构吸收带宽为0.73-1.95THz,即吸收率超过90%的频段达到1.22THz。分析不同频率点的电场能量分布图得知,电磁波在硅条带阵列的谐振对石墨烯表面等离子体模式的增强和基于连续石墨烯层所形成的FP共振共同作用产生吸收器的宽带吸收效应。讨论了聚合物厚度、石墨烯层数和石墨烯化学势对吸收器性能的影响。最后对吸收器结构尺寸进行了优化,得到最佳的结构设计参数,和最近相似的研究成果进行对比,结果表明所设计的吸收器带宽比为91%,性能较为优异,且在实际应用中更易于加工。设计了基于石墨烯条带及金属狭缝周期表面结构的太赫兹调制器,其结构由位于二氧化硅衬底顶部的金属狭缝阵列和底部的石墨烯条带共同组成。首先验证了金属狭缝周期阵列在太赫兹波段的透射增强效应,讨论了入射波的偏振模式、入射角度和狭缝宽度三者对透射增强的影响。其次对石墨烯条带阵列,验证了石墨烯的化学势、条带宽度和周期长度会影响石墨烯条带阵列谐振峰的位置,电子弛豫时间会影响其谐振峰的强度。最后,设计了基于石墨烯阵列及金属狭缝阵列复合结构的太赫兹调制器,结合复合结构的透射频谱以及电场分布图表明,石墨烯条带阵列的化学势决定其谐振峰和顶部金属狭缝阵列透射峰匹配程度,进而实现调制器的开与关。在1.03THz处,该调制器的调制深度可达98.99%。最后分析了化学势、电子弛豫时间和结构尺寸对调制器性能的影响。