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光子晶体(photonoic crystals)，又称为光子带隙材料，是将不同介电常数（或折射率）的材料在空间按照一定的周期（尺寸在光波长量级）排列所形成的一种人造晶体结构。类似于半导体材料中电子周期性势场作用下形成的能带结构，由于受到介电系数周期性的调制，在光子晶体中光子也出现了能带结构，一些特定频率范围的光不能在光子晶体中传播，称为光子禁带。由于其独特的光学特性和潜在的巨大应用前景，光子晶体已经成为一个迅速发展的科学研究新领域。 自从光子晶体的概念被提出来，不同波段的一维、二维光子晶体已相继被制造出来，但从应用角度来看，三维光子晶体因其在三个方向上都有周期性，所以在空间所有方向上都可以对光子的传播进行调制，是最具有应用潜力的光子晶体新材料。自组装(self-assembly)方法被证明是制造三维光子晶体简单、经济、有效的方法。本论文实验部分围绕以聚苯乙烯胶体颗粒制备光子晶体展开，系统研究了其形成机理、微观结构、带隙性质;理论部分以三维光子晶体为研究对象，计算模拟了异质结构的光学特性。主要内容包括以下几个方面: 1.采取改进的垂直沉积法将单分散的聚苯乙烯胶体微球自组装生长成为胶体晶体，并用扫描电子显微镜和紫外—可见光分光光度计对其形貌和光学特性进行测量。结果显示聚苯乙烯微球自组装为面心立方密堆积结构，胶体三维光子晶体的光子带隙位于可见光波段。分别对胶体颗粒的粒径、悬浮液的浓度、基片倾斜角度及环境温度等制备条件下生成的聚苯乙烯光子晶体样品逐一分类对比，发现(1)自组装过程中随着聚苯乙烯微球溶液浓度(＜10％)的增大，光子晶体薄膜的光子带隙深度增加，光学特性更好;(2)在一定范围内可以看到倾斜角度越大，带隙深度增加，宽度越小，光学特性更好;(3)分别控制溶液蒸发温度为20，25，30度时，通过透射谱发现，在温度为20度时，生成的晶体光学特性较好。 2.从Fabry-perot腔谐振的谐振条件出发提出究了产生tamm态应满足的相位条件。设计了三维光子晶体异质结构，利用有限元法分别模拟了各个光子晶体的透射谱、反射相位，及异质结构电场分布。发现若由两个蛋白石结构胶体光子晶体构造的异质结，带隙范围内无法满足tamm态相位条件，仅出现光子晶体禁带的线性叠加;若由一反蛋白石和一蛋白石结构光子晶体构成的异质结，两光子禁带重叠区域存在满足tamm态相位条件的波长位置，相应位置tamm态出现。接着我们通过调节异质结构中的反蛋白结构的模板的粒径的大小及界面层厚度来调节反蛋白石结构的反射相位，从而实现tamm态的移动。