运用平面波法研究了光波入射二维光子晶体时的模场分布，包括周期性结构、中心引入点缺陷和线缺陷三种情况。结果表明：对于完全周期性光子晶体，其模场是波矢量k 的周期性函数；不同的k 即使对同一个能带也存在不同的模场分布；模场主要分布在高介电常数的区域，且呈现高度对称性；除了简并模，相邻模场正交；模场分布形状与晶格结构有关，正方晶格模场呈现正方形分布；而对于不同的点缺陷，点缺陷半径不同，模场分布不同；当二维光子晶体中存在线缺陷时，其模场分布在缺陷及其周围的区域，呈现明显的周期对称性。

文章提出一种复式矩形光子晶体结构，首先利用平面波展开法(PWM)计算这种光子晶体的能带结构,然后对结构参数值进行优化，得到较大的光子带隙。分析结果表明, 当采用单晶硅作为介质柱材料时，长方晶格的晶格常数比值为0.35～0.45，正方介质柱边长与长方晶格长轴比值为0.45～0.50，得到的完全带隙可达到0.50～0.58，完全带隙率达到近39%，这对于研制性能优良的光子晶体器件具有重要意义。

设计了几种特殊结构的带隙光子晶体光纤,采用平面波展开法和频域有限差分方法研究了基于不同结构光子晶体光纤的带、模式、色散和色散斜率。由平面波展开法和频域有限差分方法求解麦克斯韦方程组导出本征值方程，可以得到带隙光子晶体光纤中可能存在的不同模式的传播常数、电场分布、本征频率和磁场分布。分别给出了第二圈填充率取三种不同值时带、模式、色散和色散斜率的变化。结果表明，当第二圈填充率改变时其特性有明显的变化。随着填充率从0.75减小到0.45，其二阶模分裂成两个类LP01模，可降低损耗。计算结果对单模和低损耗的光子晶体光纤的设计有参考价值。

利用MPB软件和MEEP软件对一维光子晶体带隙结构及透射谱进行了仿真与实验研究。讨论了不同介质填充比和介质相对介电常数对光子晶体带隙结构的影响。仿真结果表明, 当高相对介电常数介质的填充比增大时, 或高相对介电常数增大时, 光子晶体带隙的中心频率缓慢减小, 带隙宽度呈先增大后减小的趋势, 存在一极大值点。采用高相对介电常数介质薄板［钛酸钡（BaTiO3）粉末混合聚二甲基硅氧烷（PDMS）胶体］和泡沫薄板周期性排列组成一维光子晶体。实验上制得了高低介质相对介电常数分别为4.5和1, 填充比为1∶1, 晶格常数为10 mm, 周期数为5的光子晶体, 并测量出该光子晶体的微波透射谱。测量结果表明, 在8~12 GHz的微波频段, 该光子晶体的带隙中心频率为9.3 GHz,带隙宽度为500 MHz。

文章作者设计了一种新型的光子晶体光纤(PCF)，在纤芯引入了一个小空气孔形成缺陷，并改变第一层空气孔的直径。采用平面波法研究了该PCF的色散特性，结果表明，该光纤能够得到比传统的PCF更低、更平坦的色散曲线；通过优化该光纤的结构参数，可以设计在1 350～2 010 nm波长范围内近于零的平坦色散PCF，其色散变化ΔD＜0.5 ps/(km·nm)，在1 320~2 040 nm波长范围内色散斜率变化ΔDslope＜0.02 ps/(km·nm2)。

提出了一种新型光子晶体太赫兹(THz)波导,该波导包层为硅介质中含有按三角形格子周期排列的空气孔,纤芯为有机材料聚乙烯(PE)。应用平面波法(PWM)分析了这种光子晶体太赫兹波导的带隙结构,研究了空气填充率变化对光子带隙(PBG)结构的影响; 然后应用频域有限差分法(FDFD)对不同参数太赫兹波导的损耗进行了计算。结果表明,这是一种适合太赫兹波传输的带隙效应波导,选择较高填充率,较大孔间距,较多周期结构层数可以得到较低的泄漏损耗,选取合适的参数损耗最低值可以达到1.5 dB/km。

采用平面波法(PWM)计算一维光子晶体的带隙结构。分别就构造一维光子晶体结构的高低折射膜层的介电常数及填充比(高折射膜层的厚度与晶体周期长度的比值)对禁带带隙宽度的影响作出分析。通过最小二乘曲线和曲面拟合得到带宽与介电常数或带宽与填充比的函数关系图，以确定最佳的禁带带宽，从而设计一维光子晶体的周期结构。对高低折射膜层为GaAs／空气组成的一维光子晶体，介电常数比约为13／1，当填充比为0．16时，计算得禁带带宽为0．2564×2πc／∧，禁带的中心频率为0．3478×2πc／∧，与实验数据吻合。

利用平面波法分析了二维液晶光子晶体的带隙结构,着重对三角形和正方形空气孔光子晶体带隙随液晶旋转角的变化情况进行了分析和比较.仿真结果表明,两种结构的光子晶体都可以通过改变填充液晶的转向角来实现带隙的动态可调性.正方形结构对填充比要求较高,制备难度大,而三角形结构带隙变化范围大,适当增加填充比还可以得到更好的可调性能,因此在实际应用中应尽量选择三角形结构的液晶光子晶体.利用液晶光子晶体的动态可调性,可以制成多种光通信系统中需要的器件,如全光开关、滤波器等,不仅可以节约成本,避免相似产品的重复购置,还可以提高系统的灵活性.

提出了一种光子晶体太赫兹波导,该波导包层为硅介质中含有按三角形格子周期排列的空气孔,纤芯为有机材料聚乙烯.这种波导是一种带隙效应波导.首先介绍平面波法(PWM)的理论,然后应用平面波法分析了这种光子晶体太赫兹波导的带隙结构,研究空气填充率变化对光子带隙结构的影响,得到了光子晶体太赫兹波导周期性结构的结构参数及与其相对应的导波频率.分析结果表明,增大空气填充率,可得到多条带隙和较大的带隙宽度,更易于实现纤芯导光.保持空气填充率不变,仅改变空气空间距可以在保持带隙结构不变条件下改变光子晶体太赫兹波导的导光频率.

首先用平面波展开法(PWM)计算了二维光子晶体的能带结构,然后提出了适合THz 波传输的光子晶体波导模型,并采用时域有限差分法(FDTD)研究了THz波在这种波导中的传输特性.在波导的输入输出口采样场值经过傅立叶变换以后进行比较,结果很合理.分析结果表明,位于光子晶体禁带内的THz波在这种波导中的传输是几乎没有损耗的,这为开发性能优良的THz 器件提供了理论依据.