近年来,高集成度、低功耗、低损耗的光电器件成为硅基光子学的研究重点。绝缘体上硅（Silicon-On-Insulator,SOI）平台上的光开关具有尺寸小、低功耗的优点,最重要的是基于硅材料的光开关可与互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS）制造工艺兼容。波导型光开关具有集成度高,尺寸小的特点,是光子集成电路中的重要组成器件之一。热光开关因具有稳定性好和功耗低的优点成为了近年来研究的重点,石墨烯材料具有优秀的机械、热学和光学特性,利用石墨烯的优良特性可以有效提高热光开关的性能。基于石墨烯的热光开关可以有效减小器件的尺寸,解决目前硅光子芯片因光电子器件尺寸大造成的集成度低的问题。随着通信对带宽的需求持续增加,热光开关作为集成电路的重要器件,拓展带宽也非常关键。为满足光开关小尺寸、大带宽的要求,本文展开了基于石墨烯的宽波段光开关的研究。为满足目前对热光开关小尺寸以及大带宽的要求,本文对宽波段石墨烯光开关阵列展开了研究。为实现宽波段石墨烯热光开关阵列,我们首先提出了2-μm波段的马赫增德干涉仪（Mach-Zehnder Interferometer,MZI）型热光开关,主要完成了构成器件单元的设计、器件的制备以及测试,证明了2-μm波段的热光开关是可实现的。接着设计了能够同时工作在1.55-μm和2-μm波段的超宽带光功率分束器,分束器主要由亚波长光栅和锥形波导构成。超宽带分束器设计完成后,我们制备了样品并测试了它的性能,测试结果显示超宽带分束器的器件性能与仿真效果基本一致。超宽带分束器的实现满足了制备超宽带热光开关的基本要求。目前已报道的基于石墨烯的热光开关都由单个MZI构成,本文设计并制备了基于石墨烯的热光开关阵列。研究内容包括石墨烯湿法转移的优化,光开关芯片的设计以及基于石墨烯的热光开关的制备与测试。基于石墨烯的热光开关阵列的设计与制备为设计大规模基于石墨烯热光开关阵列奠定了基础。与目前已报道的热光开关相比,本文展示的宽波段石墨烯光开关不仅有效的拓展了光开关的工作带宽,而且与传统硅基热光开关相比尺寸也明显减小。宽波段石墨烯光开关阵列性能优良,在集成光学器件和系统中具有潜在的应用价值。