在光纤通信系统中，具有高速、高调制效率及大调制带宽等优点的光调制器集成芯片是至关重要的。由于 Si晶体很弱的电光性能，硅基光调制器的调制速度受到限制，并面临着难以进一步集成化。石墨烯优越的电光特性及拥有超高载流子迁移率，使其成为人们关注的焦点。它和硅波导结构相融合的光调制器满足了调制器高速、小体积和大带宽的发展趋势。本文以模拟设计石墨烯-跑道型环腔结构为出发点，在理解了石墨烯光调制机理并进行理论推导后，对跑道型腔体结构和石墨烯-直波导结构分别进行了设计、仿真和分析；在此基础上，提出了石墨烯-跑道型谐振腔结构，研究了基于跑道型谐振腔的石墨烯光调制器。　　本研究主要内容包括：⑴在介绍并理解石墨烯光调制机理后，进行了理论推导，结合MATLAB计算，得出了石墨烯电导率、折射率等与施加电压的关系，为后续展开石墨烯光调制器的模拟设计作了铺垫。⑵基于BPM算法进行了仿真，对跑道型谐振腔光学结构中的波导进行了单模分析及偏振无关特性分析，确定了波导结构的大概尺寸，本文固定波导芯厚度b=0.36μm，当脊高h=0.28μm时，脊宽在0.31~0.35μm范围内，尤其a=0.33μm时，或者，脊高h=0.30μm时，脊宽在0.35~0.37μm范围内，脊型波导为单模偏振无关光波导。基于 FDTD算法，对谐振器的稳态响应进行了仿真分析，以实现谐振腔结构参数的优化，得出谐振腔结构中直波导长度为3μm，直波导间的间距为0.1μm，弯曲半径为3μm时，器件的稳态响应良好。⑶结合COMSOL软件仿真，完成了对石墨烯-直波导结构的石墨烯直波导式光调制器的模拟设计。通过分析波导有效折射率虚部与费米能级的关系，发现石墨烯在0.4eV或者0eV或者1eV时吸光能力较弱，在0.51eV时吸光能力强。并对不同介质材料及其厚度进行了对比分析，最终选用5nm厚的hBN材料。最后对模拟的石墨烯-直波导结构光调制器的性能参数进行了理论计算，得出器件有源调制区长度为2μm左右时，石墨烯-直波导光调制器的消光比为15dB，3dB调制带宽为86.9GHz左右，忽略了耦合损耗因素情况下的插入损耗为1.074dB，单位比特消耗能量为2.23fJ/bit。⑷对跑道型谐振腔2D结构进行了仿真，得出了不同谐振频率下对应的Q值分布，其量级为104。在此基础上，建立了3D跑道型谐振腔结构模型并进行了仿真。然后分析了结构参数R、L对谐振腔品质因数的影响，当R=3μm，L=2μm，谐振波长为1.546μm时，Q值为9394。最后建立了石墨烯-跑道环腔结构的光调制器模型，其结构参数为：脊宽为0.33μm，波导厚度为0.36μm，脊高为0.28μm，直波导间的耦合间距为0.1μm，谐振腔环形半径为3μm，谐振腔直波导长度为2μm，石墨烯层间及石墨烯与波导间的介质材料选取5nm的六方氮化硼，石墨烯的厚度为0.7nm。当覆盖在跑道型环腔光波导上的石墨烯长度取0.24μm时，器件的消光比为37dB，调制深度为0.83，调制带宽为86.9GHz，插入损耗为0.537dB，能量损耗为1.125fJ/bit。