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光子晶体具有良好的控光能力，被认为是末来光集成回路的基础平台，所以有关光子晶体结构和性质、器件设计、制备方法等的研究都是近年来光集成领域研究的热点问题。由于基于光子晶体材料的器件很多是利用光子晶体带隙的性质，所以本文的研究重点也放在了对光子晶体带隙的研究和利用方面。
文中首先研究了光波传播方向与二维光子晶体能带间的关系，得到了波矢偏离二维周期性平面对三角晶格、蜂巢状晶格和正方晶格色散曲线和带隙的影响：随k2增加，所有能带均向高频端移动，低阶能带移动明显，且趋于平坦化；低阶能带的明显变化，使原来没有禁带的能带间出现禁带，能带间已存的禁带变小或消失，这些变化将会对利用光子晶体抑制自发发射和作为反射镜应用产生影响。
然后针对二维正方晶格不易出现完全带隙的特点，研究了格点形状和取向对正方晶格带隙结构的影响。通过采用不同的格点形状和格点取向，得到了一些含有完全带隙的且具有简单晶格形式的正方晶格结构。同时利用复式晶格思想，设计了多个含有完全带隙的正方晶格结构形式，并通过元胞采用不同的复式晶格结构打开了正方晶格TE模和TM模的各阶带隙。
文中还研究了—维光子晶体能带简并的性质和缺陷态间的耦合，并对二者作了物理解释，同时也研究了一维光子晶体高阶带隙的性质、容差特点等。
最后本文通过平面加工工艺制作了，基于一维光子晶体高阶带隙性质设计的宽带和窄带反射式滤波器，宽带滤波器的带宽为11nm，窄带滤波器的带宽为埃量级，并对测试信号的变化作了深入分析和解释。