硅基光子学作为实现大规模集成光路的重要解决方案,得到科研工作者越来越多的关注和研究。集成光学的发展对光纤通信系统具有重大意义,其中,调制器又是光通信系统中关键器件,不仅在光通信网络的组建中有着至关重要的作用,而且其性能也影响着整个光通信网络的信号处理能力。但是目前在调制器小型化和高调制速率方面还没有得到很好的解决。硅基微环谐振腔电光调制器不仅体积小而且具有很高的敏感性,但是传统的硅基微环调制器主要基于等离子色散效应,由于载流子迁移率的限制,使得其无法达到所需求的高速调制。本论文结合新型二维材料石墨烯,利用其高载流子迁移率以及电压可控的优点制作分别工作在近红外和中红外波段的硅基微环调制器,得到较好的调制效果。此外本论文还设计了基于氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)的硅基微环电光调制器。最后设计了实验验证了石墨烯的调制性能。主要研究内容概括如下:1.结合电磁理论对波导中光的传输进行讨论分析。重点就波导耦合理论进行了分析,这对微环谐振腔总线波导与环形波导间的耦合至关重要。最后本论文利用传输矩阵法分析了微环谐振腔的基本原理和性质,并对微环谐振器的性能参数进行了讨论分析。2.设计分析了基于石墨烯的硅基微环电光调制器,通过设计所需的脊型波导,讨论对比了不同隔离层的区别,定性分析了嵌入有石墨烯波导的电调谐性能。最终仿真了石墨烯硅基微环调制器,分析了其调制性能,光信号的透过率,实现了在1550nm下消光比为16.77dB,光带宽为208.14GHz的微环调制器。此外,本论文仿真设计了基于硫系玻璃波导的中红外微环调制器,实现了消光比为33.57dB,光带宽为133GHz的中红外波段微环调制器。本论文同时理论分析了ITO的电调谐性能,设计了基于ITO的硅基微环调制器,结果表明基于ITO的微环同样能实现电光调制,得到消光比为15.15dB,光带宽为195GHz的调制器。3.完成了对石墨烯电调谐性质的测试,设计了基于石墨烯的D型光纤调制器,通过简单、低成本的方法证明了石墨烯的电调谐性能。结果表明石墨烯随着外加电场的变化能实现对光路内光信号的调制。通过以上研究,充分证明了基于石墨烯或ITO硅基微环调制器的可行性,并且还具有非常好的调制性能。在光通信系统特别是调制器研究领域具有重要意义。