光子晶体是一种新型的光学材料,它是由不同折射率的材料周期性排列而形成的人工晶体结构。它最显著的特征是光子带隙和局域特性,处于禁带中的光不能在光子晶体中传播。如果在完整的光子晶体晶格中引入缺陷,在原来的带隙中允许缺陷态存在。因此,在光子晶体中引入点缺陷、线缺陷,可形成光子晶体微腔和一维光波导,进一步利用这些缺陷以及它们的组合可以形成多种新型的光子器件。光子晶体有着十分广泛的应用领域,从微波通信、太赫兹器件到光子芯片,从通信器件、太阳能电池、生物化学传感到隐身技术,可以说,涵盖了光通讯、激光器、光子器件等非常广阔的领域。因此近年来对光子晶体的研究是如火如荼,其中之一就是光子晶体微腔的研究,在光子晶体中引入一个点缺陷,就会形成以点缺陷为中心的微谐振腔。本文阐述了光子晶体的研究现状及理论基础,根据能带理论自行设计了一种新型的光子晶体微腔结构,并首次通过调整与线缺陷波导紧邻的两排空气孔之间的间隔,达到调整折射率分布,从而得到异质结结构,将光约束在微腔中,同时考虑到传感的实际运用,在波导微腔中留有一放置被探测物的空气小孔。首先通过调整光子晶体波导宽度得到单模波导;然后设计模式间隙(mode-gap),同时根据布洛赫波与波导导模来设计反射镜(mirror)与喇叭口(taper)将光有效地约束在腔中;通过仿真,得出了微腔的谱响应和缺陷态模场分布;对缺陷态光谱曲线的分析得出Q值。进而对微腔结构参数对Q值的影响进行了分析。结果表明,我们的结构不仅可以保持较高的Q值,而且使结构简单、易耦合、工艺上易实现而且精度高,同时保持很小的尺寸,大约7.2μm×2.8μm,非常利于光电子器件的集成。最后,将上述光子晶体微腔应用于传感,结果表明中心波长对待探测物折射率扰动引起的漂移足够大,可以用于生物化学传感。