光调制器是光通信和光互联的重要组成部分,但随着通讯网络的高速发展,现有的光调制器具有窄带宽,大尺寸,高损耗等缺点,已经不能满足发展趋势。由于石墨烯优异的电学和光学特性,研究者逐渐把研究焦点放在石墨烯材料上。石墨烯是一种零带隙、二维蜂窝型新型材料,它具有很高的光耦合效率、对光的吸收表现出无波长选择性、室温下具有极高的载流子迁移率且与CMOS工艺兼容。因此基于石墨烯的电光调制器成为近几年的研究热点。本文介绍了光纤通信的发展及趋势和传统电光调制器的工作原理,按照使用材料将电光调制器分为LiNbO₃电光调制器、III-V族半导体电光调制器和有机聚合物电光调制器,并分析了基于不同材料电光调制器性能的优缺点。对石墨烯的电学和光学特性进行了介绍,包括与光的相互作用强烈、具有很高的稳定性和柔韧性、具有极高的载流子迁移率,这使得它能够很容易地通过场效应和门电压来调节它的化学势和载流子浓度。分析了石墨烯的电导率、介电常数和折射率随石墨烯化学势的变化趋势。通过COMSOL软件仿真将石墨烯狭缝波导与石墨烯条形波导进行对比,表明与石墨烯条形波导相比,石墨烯狭缝波导中心能量大幅度提高,并且狭缝波导中的电场强度比较均匀。通过将石墨烯SiO₂狭缝波导与空气狭缝波导进行对比,表明与空气狭缝波导相比在引入总的传输损耗相当的情况下,石墨烯SiO₂狭缝波导带来了更小的器件尺寸和能耗。最后通过分析石墨烯狭缝波导尺寸对调制器的MPA值和调制深度的影响,得到狭缝波导结构对波导性能的影响规律,为狭缝波导电光调制器的设计打下坚实的基础。基于以上分析,首先提出了一种石墨烯H型狭缝波导偏振无关电光调制器,并对其偏振无关度进行了分析,当石墨烯化学势在0.42¹ eV范围时,TM模和TE模的有效折射率实部的改变量分别为0.015、0.015,两个模式的波导损耗曲线重合,且处于较低水平;TM模和TE模的有效折射率实部与单位传输损耗变化量也极其一致,因此该电光调制器对TM和TE模具有相同的调制效果。为了优化上述结构的相位调制能力,最后提出了一种基于石墨烯的单缝波导相位调制器。经过COMSOL软件仿真分析,其在0.43¹eV范围内,有效折射率实部的改变量高达ΔRe(N_eff)=0.0259,且在此变化范围内,其折射率虚部保持在较低水平;当电压在1.133².207 V时,若要产生一个π相位的改变,需要的调制长度为65μm;当电压在1.133⁶.1 V时,当调制长度为150μm时,可以产生一个5π相位的改变。同时其3 dB调制带宽高达108.6 GHz,实现π相位的功耗低至0.073pJ/bit。