石墨烯在两个重要方面与大多数光学材料不同。 首先，它通常是非常薄的材料层，厚度仅为一个原子。 其次，通常使用表面电导率而不是体积介电常数来表征。 FDTD和MODE中的石墨烯材料模型允许将石墨烯精确地模拟为2D材料，而无需非常小的网格，从而加快了模拟速度。最常用的就是表面电导率模型。
根据Kubo公式，表面电导率模型（单层石墨烯）：由带内电导率和带间电导率两部分组成
[sigma(omega,Gamma,mu_c,T)=sigma_{intra}(omega,Gamma,mu_c,T)+sigma_{inter}(omega,Gamma,mu_c,T)
]
[sigma_{intra}(omega,Gamma,mu_c,T)=frac{-ie^2}{pihbar^2(omega+i2Gamma)}int^{infty}_0xi(frac{partial f_d(xi)}{partialxi}-frac{partial f_d(-xi)}{partialxi})dxi
]
[sigma_{inter}(omega,Gamma,mu_c,T)=frac{-ie^2(omega+i2Gamma)}{pihbar^2}int^{infty}_0frac{f_d(-xi)-f_d(xi)}{(omega+i2Gamma)^2-4(xi/hbar)^2}dxi
]
其中：
(omega):角频率，(Gamma):散射率，(mu_c):化学势,其大小由载流子浓度(n_s决定)，T：温度，e:元电荷或基本电量，(hbar):约化普朗克常量，(kappa_B):玻尔兹曼常量，以及：
[f_d(xi)=frac{1}{exp((xi-mu_c)/(kappa_BT))+1}
]
为费米—狄拉克分布。FDTD中添加表面电导率模型：
严格来说，由（1）-（4）公式指定的表面电导率材料模型仅对单个石墨烯层有效。 但是，在某些情况下，该模型也可以通过按层数缩放总电导率来表示多层。 为此，在石墨烯材料类型的材料参数中已包含了电导率比例因子（参见上图）。 比例因子乘以（2）和（3）。 一旦指定了所需的散射速率，化学势，温度和比例因子，就可以在材料浏览器中显示相应的表面电导率。将石墨烯材料类型的实例添加到材料数据库后，即可将其分配给任何2D矩形。这提供了将石墨烯层引入仿真的简单机制。为了生成石墨烯的表面电导率，石墨烯材料类型通过分析来评估带内电导率项和带间电导率项。 使用以下公式评估带内项：
[sigma_{intra}(omega,Gamma,mu_c,T)=frac{ie^2kappa_BT}{pihbar^2(omega+i2Gamma)}left[frac{mu_c}{kappa_BT}+2lnleft(expleft(-frac{mu_c}{kappa_BT}
ight)+1
ight)
ight]=frac{ie^2kappa_BT}{pihbar^2(2pi vlambda^{-1}+i au^{-1})}left[frac{mu_c}{kappa_BT}+2lnleft(expleft(-frac{mu_c}{kappa_BT}
ight)+1
ight)
ight]
]
[sigma_{inter}=frac{ie^2}{4pihbar}lnleft[frac{2|mu_c|-(2pi vlambda^{-1}+i au^{-1})hbar}{2|mu_c|+(2pi vlambda^{-1}+i au^{-1})hbar}
ight]
]
其中，(v)为光速，(lambda)为响应波长，(muapprox10^4 cm^2cdot V^{-1}cdot s^{-1})为电子迁移率，(v_Fapprox10^6mcdot s^{-1})为费米速度,设x为化学势的值
[ au=frac{1}{2Gamma}=frac{mumu_c}{ev_F^2}=frac{10^4cdot cm^2cdot V^{-1}cdot S^{-1}cdot (x)eV}{ecdot mcdot S^{-1}cdot mcdot S^{-1}cdot 10^6cdot 10^6}=xcdot 10^{-12}S，mu_capproxhbar v_fsqrt{pi n_s},Gamma=frac{1}{2 au}=frac{1}{2x}cdot 10^{12}Hz=frac{1}{2x}THz=frac{1}{2x}cdot 10^{12} imes4.1356676969 imes10^{-15}div2pi eV
]
当(T=300K)以及(kappa_BT<<|mu_c|)时，在太赫兹和中红外波段的带内电导率(sigma_{intra})起主导作用，石墨烯表面电导率可以简化为：
[sigma(lambda)=frac{ie^2mu_c}{pihbar^2(2pi vlambda^{-1}+i au^{-1})}，sigma_N(lambda)=Nsigma(lambda)
]
在数值模拟计算中，石墨烯可以被视为厚度为1nm的薄层，石墨烯在平面方向上的介电常数(varepsilon)与复表面电导率(sigma(lambda))之间的关系为：
[varepsilon=1+frac{isigma(lambda)}{varepsilon_0 2pi vlambda^{-1}Delta}
]
式中，(Delta)为石墨烯的厚度，(varepsilon_0)为真空介电常数。
折射率灵敏度：
[S=frac{Deltalambda_{res}}{Delta n}
]
式中，(Deltalambda_{res})为共振波长的变化量，(Delta n)为折射率的变化量。
品质因数：
[FOM=frac{S}{FWHM}
]
(FWHM)为共振谷的半峰全宽。