表面等离激元(Surface Plasmon Polaritons，SPPs)波是一种在导体或半导体表面光子与自由电子相互作用而形成并传播的一种表面倏逝波。它能够突破传统衍射极限，为实现亚波长集成光器件和全光回路提供了可能。最近，科学家们发现石墨烯也能够支持SPPs波。石墨烯支持的SPPs波拥有众多优异性质比如低损耗、强局域性和很长的等离子体寿命等。相比于传统贵金属，石墨烯最吸引人的一点就是其SPPs波的输运性质可通过多种方式比如：化学掺杂、添加电场、磁场或门电压等来进行调控。这种特性为实现各种新奇的微纳光学器件提供了可能。对于石墨烯SPPs的传输与调控，人们在实验上和理论上都取得了诸多成果。这些研究成果为我们设计并研究基于石墨烯SPPs的波导耦合器件打下了基础。　　本文采用数值模拟的方式，设计了三种基于石墨烯SPPs的波导耦合器件：石墨烯圆形谐振腔、石墨烯太赫兹方向耦合器和石墨烯条带布拉格反射器。通过采用有限元(Finite element method，FEM)方法和时域有限差分(Finite-difference time-domain，FDTD)方法，我们分析了这些波导器件的光学特性和应用潜力。本论文主要研究结果如下：　　(1)利用SPPs波可在弯曲石墨烯上传播的特性，设计了一种石墨烯圆形谐振腔，它是由一片单层石墨烯卷成的圆环和一个单层石墨烯波导构成。通过FEM计算发现，当石墨烯入射波导与谐振腔耦合能量适中时，能同时获得较高的品质因子和消光比，当石墨烯谐振腔费米能为0.6eV时，谐振点品质因子和消光比可分别达到111.6和14.96dB；石墨烯费米能很小的变化能引起谐振模式移动较大的频谱范围，石墨烯费米能为0.4eV时，增加0.1eV能够使二阶谐振的谐振波长蓝移0.81μm。该谐振腔在中红外波段有很好的光调制性能，当谐振腔费米能从0.5eV增加到0.6eV时，可在波长为6.65微米处达到15.01dB的调制深度。这种谐振腔在光滤波、光调制、光开关和光波方向调控等方面表现出较高应用价值。　　(2)利用石墨烯对太赫兹光波的强局域性，设计了一种石墨烯太赫兹方向耦合器。这种耦合器由带狭缝的金属薄层、介质光栅、单层石墨烯和介质衬底构成。通过FDTD计算我们发现，在7.5THz处，当石墨烯费米能为0.6eV时，SPPs波全部耦合到右端出口，而当石墨烯费米能降低到0.3eV时，SPPs波全部耦合到左端出口。石墨烯的费米能可通过调节门电压的方式进行控制，表明太赫兹SPPs波在该耦合器的传播方向可进行动态改变。　　(3)利用石墨烯条带边模式对光波的强束缚性，设计了一种基于石墨烯条带的布拉格反射器。该布拉格反射器由不同费米能的石墨烯条带周期性叠加而构成，条带宽度为10纳米。通过FEM计算发现：布拉格反射器在10μm处的布拉格带隙可达到2.77μm；带隙宽度和位置可通过改变石墨烯条带费米能来进行调控；其在传播截面上有非常好的光局域性。该布拉格反射器主要设计用于构建超紧凑光学系统或网络。