光子晶体是一种具有光子带隙的周期性电介质结构,有着强大的控光特性。光学生物传感器因为具有节能环保、抗干扰能力强、响应迅速等优势,成为当前多类生物传感器科学领域的一个研究热点。硅材料因为自身折射率高以及在近红外通讯波段具有低损耗的特性,被广泛用于微纳光学功能器件中。硅基光子晶体生物传感器具有灵敏度高、分辨率高、抗干扰能力强,体积小集成度高、能耗低、绿色环保、便于复用等优势,是未来生物传感器研究的重要趋势之一。因为近年CMOS工艺和片上集成技术的快速发展,硅基光子晶体生物传感器在工业生产的生产成本和生产规模上都存在着巨大优势,具有重大的研究价值和广阔的市场潜力。本文以一维硅基光子晶体为研究对象,利用时域有限差分方法理论探讨了不同缺陷模式对光子晶体生物传感器的传感性能的影响。首先结合缺陷模的模场空间分布和透射谱中相应透射峰的波长位置随样本溶液折射率变化的灵敏度,来分析得到不同缺陷结构类型对一维硅基光子晶体生物传感器折射率灵敏度的影响规律。在此基础上,本文在保持缺陷体类型不变的条件下,利用改变缺陷体的个数、缺陷体之间耦合强度等方法,结合谐振模式的模场分布和透射谱进行分析,探究了不同耦合强度的多缺陷结构对光子晶体生物传感器传感性能的影响。最终本文创新性地提出了一种基于耦合模效应的三通道实时并行探测的高传感性能的光子晶体生物传感器,并对其工作模式的模场分布和透射谱随样本溶液浓度(折射率)的变化进行分析,最后为了验证所设计的多通道光子晶体传感器多通道并行检测的可靠性,设计了待测样本在不同通道中检测的仿真模拟实验,并对仿真结果深入分析。本文通过仿真模拟,在将工作波长调整至1550nm附近的情况下,得到折射率灵敏度S为820nm/RIU,品质因子Q值达到2.5 × 105,为高灵敏度一维光子晶体生物传感器的实验制备和实际应用打下了坚定的基础。