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光子晶体是一种存在带隙的周期性人工结构。光子晶体能够完全反射频率处于带隙内的电磁波或完全抑制频率处于带隙内的传输和自发辐射。其中，在完整光子晶体中引入缺陷会在带隙中出现缺陷模。缺陷模有很多奇特的物理特性，例如与缺陷模频率对应的电磁波在缺陷位置有局域效应，使得该处电磁场急剧增大。由这些物理特性使它有各种各样的用途，例如各种类型的滤波器，各种光子晶体微腔实现低阈值激光器等。本文主要从两个方面研究了一维光子晶体杂质模的物理特性和用途。
第一方面系统是研究了一维光子晶体的位相性质和规律，发现：
(1) 一维光子晶体每个带隙对应的位相移动为2π，位相变化是缓慢的。
(2) 单杂质光子晶体的杂质模内的反射光的相移为2 π。位相变化是剧烈的。
(3) 耦合杂质模的总相移不再是2 π。对N个杂质组成的耦合杂质模的透射谱为近似矩形峰，矩形峰中有N个小波纹(可称为子峰)。其反射光的位相是每个子峰相移2 π。如果耦合杂质模由三个偶合杂质组成，则耦合杂质模的总相移是6π；如果耦合杂质模由五个耦合杂质组成，则耦合杂质模的总相移是10π；如果耦合杂质模由10个耦合杂质组成，则耦合杂质模的总相移是20π：
(4) 发现一维光子晶体异质结的带隙反射谱基本是两个子光子晶体的带隙反射谱的迭加。但光子晶体异质结的位相与带隙反射谱的规律完全不一样。带隙内位相完全由处于前边的子光子晶体决定。所以对无杂质模的一维光子晶体异质结可实现光反射率在整个带隙内都很高，即光子晶体异质结带隙内的反射率接近1，而相位可连续近乎线性地变化几十个π。
(5)对有杂质的一维光子晶体异质结，发现光子晶体异质结可使缺陷模的反射率接近1，克服了普通光子晶体的基底影响和杂质模附近反射率剧变问题。光子晶体异质结的位相由前边的子光子晶体决定。异质结除使缺陷模的反射率接近1外还使耦合缺陷模的子峰明显，其反射光的位相不管反射率多大多小都是对应缺陷模的每一子峰的相移为2π。此反射相移可用于制作高灵敏光子器件及研究位相有关的新物理过程和现象。
(6)研究还发现非对称光子晶体的结果与光子晶体异质结相同。
(7)这些结果可用于设计一维光子晶体的位相器件。
另一方面是系统研究了光子晶体闭合微腔的物理特性，主要有如下工作和发现：
(1)用全角高反一维光子晶体设计了光子晶体闭合微腔。
(2)发现闭合微腔能使高散射无规结构增益介质仍有增强的垂直腔面的主模，散射增益介质的各方向均等的随机散射被抑止。
(3)发现光子晶体闭合微腔内的工作物质不管是高散射还是无规结构都有可能实现单方向出射的低阈值激射。
(4)讨论分析了光子晶体闭合微腔内的高散射无规结构工作物质能实现单方向出射的低阈值激射的机制：闭合微腔的极低损失：腔的很强反馈形成垂直腔面的主模；腔的强反馈形成的主模光诱导被共振吸收的其他方向散射光转向垂直腔面的主模。