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随着微电子芯片特征尺寸的不断减小和集成度不断提高，集成电路中的功耗和互联延迟问题日益成为制约其进一步发展的障碍，有竞争力的解决方案是采用功耗更低、速度更快的光子芯片部分替代电子芯片。同时，芯片产业对硅材料和工艺的巨大投入使得硅仍然是“后摩尔定律时代”的首选材料，因此，硅光子学研究对于芯片产业实现可持续跨越发展意义十分重大。
光子晶体被称为光学上的半导体，其概念一提出就受到学术界和产业界的极大关注。光子晶体蕴含了深刻的物理内涵，为微纳米光子器件的研究开辟了广阔的空间，同时，半导体产业的辉煌发展使人们有理由相信，光子晶体必将在即将到来的光子信息时代中扮演极为重要的角色，推动着信息技术迈向新的台阶。
本论文采用自行研发的电子束曝光(EBL)和电感耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺，研究和制备了基于绝缘体上硅(SOI)的光子晶体平板，制作并测量出光子晶体线缺陷波导、光子晶体滤波器和光子晶体反射镜样品。
在电子束曝光中，提出采用加宽的波导结构降低写场拼接误差的影响，采用“附加图形曝光法”克服电子束临近效应，以在抗蚀剂上获得大小均匀的空气孔。建立了图形从抗蚀剂上转移到衬底的刻蚀模型，采用优化的ICP刻蚀参数改善空气孔横截面陡直度。
基于电子束曝光、ICP刻蚀和随后的埋层氧化硅腐蚀工艺成功研制出SOI光子晶体空气桥结构，该结构可作为多种器件研制的平台。
设计、加工、测试出SOI光子晶体单线缺陷(W1)波导，样品采用六角晶格，空气孔半径与周期分别为135nm和450nm，光子禁带(PBG)位于1550nm附近，与设计值相符。
研制了1×1 SOI光子晶体波导-微腔耦合型滤波器。器件光子禁带带边与前述线缺陷波导相同，其下路波长位于1598nm，消光比约6dB，对应下路效率73％，Q值约为1100。作为非对称SOI光子晶体平板滤波器，该参数接近同期国际先进水平。
国际上首次成功制作出性能良好的SOI光子晶体角反射镜，反射镜尺寸小于7μm，仅为传统波导反射镜尺寸的1/10，附加损耗约为1.1db，可用带宽范围大于100nm，覆盖了整个长波长光通信窗口。
本文在SOI光子晶体器件研究及其加工技术方面的工作将对光子晶体的实用化起到极大的推动作用，对于其他光子晶体器件与芯片的研究也具有重要的参考价值。