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光子晶体可以控制光子的传播行为，光子晶体光学器件和技术使信息处理技术的”全光子化”和光子技术的微型化与集成化成为可能，必将对光电集成、光子集成、光通信技术产生重大而深远的影响。按介电常数(8)在某一特定方向上的周期变化，光了晶体可分为：一维光子晶体、二维光子晶体和三维光子晶体。三维光子晶体的介电常数沿三个方向呈周期性的变化，因此三维光子晶体可产生完全带隙，实现对光子在三维空间的操纵和控制，因此三维光子晶体是实现三维空间光集成器件的基础。
笔者构建了微波波段woodpile结构的三维光子晶体平台，经过理论和实验验证具有良好的完全带隙。与传统半导体类似，在光子晶体中可以通过引入各种缺陷实现光子的局域化控制。缺陷有两种基本形式：点缺陷和线缺陷。点缺陷形成微腔，具有共振选频的作用。线缺陷形成波导，它可以引导光了沿某一路径传输。波导和微腔是构成各种光学器件的基本元件。在所构建的三维平台上，笔者设计了三种基于波导和微腔的光学器件：拐弯波导、通道下载滤波器和方向耦合器。并从理论和实验上系统地研究它们的光学特性。针对拐弯波导，设计了一系列的拐弯结构，研究了电磁波在拐弯处的传输机理，并确定了最佳的拐弯结构。通过近场的测量和模拟计算，还研究了拐弯波导中导模的模式特性及传输特性。利用波导和微腔我们制作了单腔和多腔的通道下载滤波器。通过调节微腔的大小，此滤波器具有很好的频率选择特性，为实现多通道的波分复用器奠定了基础。除此之外，还设计了建立在两个靠近的平行双波导基础上的方向耦合器。通过内部场、表面场及透射谱的测量，发现它具有很好的能量转换效应，即方向耦合效应。这为建立基于方向耦合器的光开关、功率分束器、波分复用器等光学器件奠定了基础。而且与传统的方向耦合器相比，具有更短的耦合长度，有利于实现高密集型光学器件和光学集成。