光子晶体作为一种人工晶体材料,具有多种操控电磁波传播的特性,在通信、探测、环保等领域有着广阔的应用前景。随着现代微加工技术的成熟与进步,基于半导体材料的近红外和可见光波段的二维平板光子晶体成为实现超小型高集成度光电回路的有效途径。　　 自准直效应是光子晶体的一个独特性质。利用光子晶体特殊的色散关系,在完整的光子晶体内部不需要引入任何线缺陷作为引导光传输的通道,光束自身就可以克服衍射发散向前准直传播。国内针对光子晶体自准直的研究主要集中在理论计算方面,实验工作少见报道。本论文从实验和理论两方面开展了自准直效应的研究工作。主要内容是利用绝缘体上的硅(SOI)材料的高折射率差制备空气孔型和硅柱型二维平板光子晶体器件,并分别对其自准直效应进行理论研究和实验验证。　　 论文研究的第一个重点是制备SOI基二维平板光子晶体,包括空气孔型和硅柱型两种。　　 探索利用0.13μm节点CMOS工艺在8英寸SOI圆片上制备空气孔型二维平板光子晶体。表明这种技术可以快速、批量地制备微纳米光子器件,尤其是不同特征尺寸的集成器件,并且能够保证良好的均一性,为光子晶体器件的广泛应用打下了基础。　　 电子束曝光技术是常用的亚微米结构制备技术之一。通过研究电子束曝光技术和ICP刻蚀技术各项参数对结构制备的影响,完成了SOI基柱型平板光子晶体的制各。　　 论文研究的第二个重点是从实验上研究平板光子晶体的自准直效应。　　 我们设计了具有自准直效应的正方晶格空气孔型平板光子晶体,在实验上验证了其自准直效应,并对自准直光束的传输损耗进行了研究。　　 空气孔型平板光子晶体自准直效应对入射角度有一定要求,并且自准直光束宽度不低于2μm。为了获得对入射角度不敏感的自准直效应以及光束宽度为一个晶格长度的超细自准直光束,我们设计了长方晶格柱型平板光子晶体,在光学实验上验证了其自准直效应的波长范围,在数值实验上研究了其任意入射角度的自准直以及超细的自准直光束。　　 在上述基础之上,我们设计了基于自准直效应的T分支波导和定向耦合器,并进行了仿真和模拟。在将来的工作中,这些器件都能够利用我们建立的微纳米光学器件工艺流程实现,将自准直效应的实用价值充分发挥出来,为制备具有独立功能的光集成系统打下坚实的基础。