随着人们生活中涉及到的信息量爆炸式的增加，我们对信息的传输速率和容量的要求越来越高。但是，传统的电通信已经很难继续发展，尤其是在传输速率和带宽方面已经达到瓶颈，而全光通信是突破该瓶颈最具有潜力的手段之一，且基于四波混频(Four-Wave Mixing，FWM)效应的各种非线性应用更是极大地促进了全光通信的发展。硅基波导因其具有大的非线性系数、体积小、损耗低等优点，并易与各种新型材料结合，成为实现四波混频的理想材料。本文主要的研究工作是提出了一种基于石墨烯硅基波导的全新色散管理方法，并以此波导为基础，利用四波混频效应实现相敏参量放大(Phase-sensitive Amplifier，PSA)的研究，主要内容如下:　　1.综述了硅基波导发展历史，介绍了几种常见波导的基本结构，最后简要分析了主要的几种三阶非线性效应的物理本质。　　2.介绍了波导的色散管理方法，详细论述了几何结构对色散的影响，并详细讨论了硅基波导中光传输的非线性薛定谔方程的推导过程。　　3.对石墨烯的性质做了简单的介绍，从理论上说明了通过改变偏置电压而控制石墨烯电导率的可能性。模拟结果显示，石墨烯的电导率会因为偏置电压的改变而改变，并使得波导的有效折射率发生变化，可用于波导的色散管理。　　4.设计了一种含有石墨烯、硅、氮化硅的混合波导，在不改变波导的几何结构的前提下，实现零色散点的连续可调。研究结果表明，对于此种波导，仅改变6V的外加偏置电压，即可实现零色散点在1420nm-1640nm范围内连续可调，且在这一范围内波导的色散都保持了很低水平。同时还论证了制备此种波导的可行性。　　5.利用第四章设计的波导结构，在对波导进行优化后，利用该波导分析了相位敏感参量放大。求解修正后的非线性薛定谔方程可以得到消光比高达43dB的相位敏感参量放大，输入信号光功率对消光比影响较小。同时，分析了通过外加电压的偏置对输出光信号的相位及幅值的影响，使波导的调节能力更强，适用范围更加广泛。