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光子晶体指介电质材料周期排列的结构，其色散关系呈带状分布，相邻的两个带之间可能存在带隙。在这种周期结构中有目的的引入缺陷，可起到不同的作用。最基本的缺陷有点缺陷和线缺陷，可分别认为是微谐振腔和波导，这是光子晶体器件中两种最基本的元件。本论文从这两种基本元件出发，研究基本元件的性质，并采用时域有限差分法计算验证，然后通过基本元件的组合或结合其他特异介质来设计各种光子晶体器件。通过基本元件的组合，设计了光子晶体波导，垂直转弯的波导，T型分束器。利用波导和谐振腔耦合，设计了光子晶体滤波器。
此外，对其中的一些器件，进行了性能分析。如其中的带通滤波器，研究了通过频率跟微谐振腔缺陷柱介电常数的关系，发现通过频率受缺陷柱的介电常数影响非常明显。另外，还对负折射成像问题的时间相干性进行了计算，计算结果表明，像点的时间相干性相对源点有明显提高。