近年来,对光子晶体这种人工微结构材料的研究极为广泛,因其具有特殊的禁带特性与光子局域特性,能够人工控制光子的传输。光子晶体独特的光学性质为光子学的发展开辟了一条新的道路,在多个领域具有重要的应用价值。本文将光子晶体应用于传感技术,论文主要包括以下几方面:首先,从光子晶体的基础理论知识深入研究了光在介质中传播时的反射定律与折射定律、菲涅耳公式以及光子晶体本征方程。分析了光子晶体的理论研究方法,主要包括传输矩阵法和有限元法。应用这两种方法,在给定结构的基础上便可以求取光子晶体的透射率、反射率、色散关系以及群速度等表征光子晶体光学特性的条件;并阐述了不同缺陷模之间的耦合作用。其次,应用光子晶体基本理论知识与研究方法对典型一维光子晶体的光学特性展开研究,分析了组成光子晶体介质材料的折射率、厚度、周期层数和光的入射角度对典型一维光子晶体光传输特性的影响;在此基础上有概述了光子晶体的掺杂方式,以光谱特性与电场特性比较了两种掺杂方式的不同,分析了缺陷峰的光学谐振原理与布拉格条件,进而研究了替换掺杂式缺陷态光子晶体光学特性的影响因素。最后,提出了一维环形缺陷态光子晶体,基于光子晶体的基本特性结合传输矩阵法和光学谐振原理,建立了该结构的数学模型,分析了传感机理,模拟了环形缺陷态光子晶体谐振模式场分布。研究了传感结构的Q值特性,并对其进行参数优化选择,进而分析了灵敏度特性。为提高Q值和灵敏度,在此基础上提出一种特殊的环形光子晶体即一维环形空气栅光子晶体传感结构,通过光学谐振原理建立缺陷峰与待测气体折射率之间的数学模型。通过调整环形空气栅光子晶体的周期数,提高结构的分辨率,选取一定的待测样本,分析了环形缺陷态光子晶体传感结构的灵敏度。