光子晶体有两类色散现象,一类是空间色散,与单一频率的电磁波相关,可以产生负折射、超棱镜、自准直等空间色散效应；另一类是时域色散,与众多频率的电磁波相关,又称之为脉冲色散。光子晶体的脉冲色散达到最大时,其值相当于普通单模光纤脉冲色散的两个数量级。再加上光子晶体器件的尺寸小和重量轻等方面的优势,使得光子晶体的脉冲色散研究成为近几年的热点。本论文以光子晶体色散特性为研究对象,主要研究二维光子晶体中的色散特性和调控机制,主要研究内容和结果如下：首先,阐述了光子晶体中的色散和金属光子晶体的研究现状及特点,详细地介绍了用来处理光子晶体的数值计算方法,包括计算频带结构的平面波展开法、分析光子晶体色散特性的抛物线逼近法和最小二乘拟合法、用来仿真常规介质和色散介质的时域有限差分法。其次,理论和数值模拟研究了二维光子晶体的色散参数。建立了理论模型,详细阐述和分析了光子晶体色散的形成机制和种类。利用精度较高的样条函数最小二乘拟合法分析光子晶体的能带结构,得到了光子晶体的色散参数。引入频率权重因子,利用时域有限差分法分析了各种因素对脉冲传输的影响。最后,研究了二维光子晶体的色散调控机制。通过对常规介质光子晶体的圆柱半径和介电常数进行分析,发现当光子晶体的半径和介电常数逐渐增加时,相应的能带结构曲线下移,导致脉冲的中心频率可能上移到更高的能带上；相反,当圆柱半径和介电常数逐渐减少时,脉冲的中心频率则有可能落在禁带内,导致脉冲不能在光子晶体中传输。此外,通过对不同嵌入半径的嵌入式铜(Cu)金属光子晶体进行分析,发现当嵌入的半径增加时,脉冲脉宽在一定程度上增加,且高阶色散得到较好的抑制；而当半径进一步增加到一定大小时,脉冲脉宽反而有所压缩,高阶色散也出现增加的趋势；若继续增大嵌入半径,因为金属的强色散效应,此时脉冲反而分裂。