石墨烯是一种由单层碳原子紧密排列成六边形晶格结构的二维材料，自从2004年由英国曼彻斯特大学的科学家Andre Geim和Konstantin Novoselov首次分离出单层石墨烯以来，石墨烯因其独特的物理、化学和机械性质而成为了全球研究的热点。
石墨烯的电导率可以通过外加门电压来调节，这是由于石墨烯的电导率与其化学势有关，而化学势又可通过门电压来控制。石墨烯的电磁参量，即其电导率和等效介电常数，对于理解其电磁性质至关重要。研究石墨烯电磁参量的深入，可以为实现光学变换提供理论基础，并为石墨烯的准确电磁建模做好准备。这一点对于设计和实现以石墨烯为材料的光学器件，如表面等离子体波导，具有重要的应用价值。
表面等离子体波导利用表面等离子体波在材料界面上的传播特性来引导光波。石墨烯的电磁参数使得它能够在这样的波导中发挥关键作用，从而影响光波的传播和控制。结合表面等离子波传播原理，通过石墨烯电磁参数的设计可以实现新型表面等离子体波导，这为光学器件的研究和开发提供了新的可能。
在石墨烯的物理性质研究方面，其优异的电气特性主要表现在高载流子迁移率、出色的热导性和机械强度上。这些性质赋予了石墨烯在电子器件、能源存储、传感器等领域的巨大应用潜力。在制备石墨烯的过程中，科研人员需要考虑如何控制其质量、尺寸和缺陷等，以确保材料具有预期的性能。此外，测试石墨烯的各种物理特性也是必要的步骤，这包括了对其电学特性、光学特性、热学特性的测量和评估。
除了上述提到的制备、测试和电磁特性外，石墨烯在光器件中的应用研究还包括其在光电探测器、太阳能电池、光调制器等设备中的运用。石墨烯的高电导率和快速光电响应特性使它在光电探测领域具有独特优势。在太阳能电池中，石墨烯可以作为透明导电材料来提高太阳能电池的效率。而光调制器则利用石墨烯对光信号的快速调制能力，以实现光信息的处理和传输。
在碳材料的研究历史中，富勒烯、碳纳米管等新材料的发现极大地丰富了材料科学的内容。富勒烯是由60个碳原子组成的足球状结构，于1985年被发现，而后在1991年碳纳米管的发现进一步证明了一维碳材料的存在。这些碳材料的发现和研究为石墨烯的出现奠定了基础。
石墨烯的发现，不仅打破了传统理论认为二维晶体结构因热力学不稳定性而不可能稳定存在的观点，而且开启了碳材料二维晶体结构研究的新篇章。石墨烯的研究不仅在物理学领域引起了革新，而且在材料科学、电子学、光学等多个领域都显示出了重要的应用前景。因此，深入研究石墨烯的电磁参量及其在光器件中的应用研究，对于推动相关学科的发展具有重要意义。
