光子晶体在微波频段又称为电磁带隙材料,它是一种介电常数在空间结构上呈周期性排列的新型电磁材料,它独有的电磁带隙特性使得它在现在、未来通信系统中有着广阔的应用前景,是目前研究的热点。本文通过平面波展开法和时域有限差分法对二维光子晶体导波特性及其应用作了研究分析,得出了一些有意义的结论。论文首先在熟悉和掌握麦克斯韦方程理论、Floquet定理及平面波展开法的基础上,分析和研究了波在按二维正方形、三角形结构周期排列的光子晶体(或电磁带隙材料)中的传播特性,计算得出了二维完整光子晶体的TE模和TM模电磁带隙曲线图,并且详细分析和研究了二维光子晶体单元排列宽度、电磁材料介电常数、背景材料介电常数、介质柱填充率等参数变化对电磁带隙宽度及带隙中心频率的影响规律,以及通带、阻带分布规律。结论、结果基本正确,具有应用意义。其次,论文设计了几种具有应用意义的二维光子晶体缺陷模型,通过时域有限差分算法(FDTD)结合完全匹配层吸收边界(PML)对这几种模型的波传播特性进行了分析和研究,得出了一些有意义的结论和设计方案。第一,针对这几种模型,运用FDTD进行了仿真模拟,详细计算了电磁波在几种缺陷模型中的传播特性:反射率和透射率。结论与平面波展开法的计算结果一致,也与当今一些文献研究结论相吻合。第二,运用FDTD方法对几种典型器件微腔、耦合器和分频器中波的传播特性进行了仿真和计算。研究表明,光子晶体的缺陷结构对波的传播具有导引作用,在微波集成电路等相关领域具有广泛应用价值。具体地,在电磁阻带内,如在光子晶体结构出现合理的缺陷时,波(或信号)就沿缺陷传播,受缺陷结构导引,可起到信号的合路、分路等作用;另外,有些波会受到对称腔结构的影响,受到该结构抑制,进而被局限在缺陷内而无法传播。论文的这些结论对光子晶体器件的设计可提供有意义的理论指导和数据支持。