古斯-汉欣位移是指当入射角超过临界角时,两个介质界面之间反射光束的纵向偏移。自提出起它就吸引了人们的广泛关注,并被大量应用于精密测量、纳米技术、光开关、光传感以及量子信息等领域。然而,界面上产生的古斯-汉欣位移非常小,不便观察与测量。石墨烯是单原子层构成的新型二维晶体材料,具有极好的电学和光学特性,有望改善古斯-汉欣位移的调控能力。本文利用稳态相位法和传输矩阵法系统研究了石墨烯结构中光束传输特性,在此基础上提出实现调控范围大、方便可调古斯-汉欣位移的方案,并且研究利用弱测量技术和对称石墨烯包层波导结构来增强温度传感性能的方法,为基于古斯-汉欣位移的传感技术的开发提供基础理论支持。取得的主要研究成果如下:第一,提出一种在石墨烯-基底结构中精确控制正负古斯-汉欣位移的新方案。研究结果表明,古斯-汉欣位移的大小和符号与石墨烯电导率的虚部密切相关,而布儒斯特角位置与石墨烯电导率的实部密切相关。进一步的研究表明,通过控制费米能级可以改变古斯-汉欣位移的大小和符号,而布儒斯特角位置可以通过调节基底的折射率来控制。在此基础上,提出一种精确调控正负古斯-汉欣的方法,并通过实例进行了论证。最后,应用古斯-汉欣位移的精确调控特性设计一种灵敏度系数可调的折射率探测器。第二,利用弱测量技术提出一种基于古斯-汉欣位移的高灵敏度温度传感方法。研究结果表明,石墨烯-基底结构中的古斯汉-欣位移对温度变化很敏感,这是由于温度同时改变石墨烯的电导率和基底的折射率所导致的。引入弱测量技术通过改变放大角使温度传感的灵敏度有了两个数量级的提升。最后,通过改变石墨烯的费米能级可以使温度传感的灵敏度达到8.1×10~4nm℃。第三,讨论对称石墨烯包层波导结构中温度对古斯-汉欣位移的影响,提出一种高灵敏度温度传感方法。研究结果表明,该结构中古斯-汉欣位移随温度呈类周期变化,其主要贡献来自于BK7玻璃的温度依赖特性。当入射角接近共振角时,微小的温度变化会引起明显的古斯-汉欣位移变化。并且调控费米能级可以增强由温度变化引起的古斯-汉欣位移。利用上述规律,在共振角附近建立传感区域,然后调控费米能级来增强古斯-汉欣位移对温度的依赖性,最后在合适传感区域内选择最佳入射角得到该温度传感的最大灵敏度-7.6×10~4μm℃。