近年来,光通信领域的发展导致了对各类光电滤波器件的需求不断高涨,引发了对更加小型化、集成化的光学滤波器的需要。表面等离激元是一种特殊的电磁波,可在金属与介质表面传播,利用其高度局域性的特点,能够突破衍射极限,构建远小于工作频段波长尺寸的滤波器件。在过去的数十年对金属表面等离激元器件的研究遇到了工作频段受限、制备成型之后难以调节的难题。石墨烯的发现为表面等离激元的应用带来了新的可能,其支持太赫兹到中红外频率范围表面等离子体共振,拥有远大于金属的等离激元工作频段。此外,石墨烯的自由载流子浓度可以由化学掺杂,门电路等方法来控制,进而实现对器件特性的实时调控。基于表面等离激元效应的石墨烯滤波器正日益成为光电子器件的研究热点。本论文着力于基于石墨烯纳米带的表面等离激元滤波器设计。首先研究石墨烯纳米带中SPP的物理参数建模、色散特性、模式分布规律、调控方法等,在此基础上设计滤波器结构,并利用相关数值计算算法对所设计的结构进行仿真计算与分析验证,探索了部分结构的物理机制,深入讨论了各参数对滤波器传输效率的影响。本论文的工作为制造基于石墨烯纳米带的超微型表面等离激元滤波器提供了理论依据,对实现大规模集成光电子器件有参考价值。本文的工作主要如下:介绍了研究背景,对表面等离激元的发现与性质进行了简要阐述,比较了基于石墨烯的表面等离激元特性与金属表面等离激元特性,展示了石墨烯作为表面等离激元器件材料所特有的优异性能。并进一步介绍了石墨烯SPP的激发、调控、探测方法与应用。对论文研究使用的主要计算方法:时域有限差分法(Finite-Different TimeDomain,FDTD)的原理做了简要叙述,对计算所需的稳定条件、边界条件、激励源设置等做了介绍,并对传输特性中透射谱的计算方法进行了说明。对表面等离激元的原理与色散特性进行了简要分析,对石墨烯数值计算模型进行了阐述,给出了表面等离激元波在石墨烯纳米带上的传输特性、模式分布及衬底与纳米带宽度对模式分布的影响等。根据石墨烯SPP的色散特性与模式分布,设计了两种基于石墨烯纳米带、在SPP传播方向上具有直角缺陷结构的带通滤波器结构。利用FDTD数值计算,对各结构的传输透射特性进行了研究,探索并验证了通过改变结构尺寸参数与石墨烯化学势能,对结构性能的调控规律。设计了一种基于梳型石墨烯纳米带的波分复用结构。在简单结构的基础上,通过调整谐振器的长度、纳米带宽度或石墨烯的化学势,可以在相对宽频范围内调整波分复用波长和传输特性。此外,利用Fabry-Perot(F-P)谐振理论和时序耦合模理论,详细分析了所提出的WDM结构的机理。