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自光子晶体1987年被提出以来,由于其微型化和光子禁带特性,人们在基础物理研究及其应用前景做了多方面研究。光子晶体以微型结构,可以在一定频率范围内控制和操纵电磁波的传播,因此可以应用于集成光电路设备,例如选择滤波器、能量分束器、耦合器等等。而光子晶体微腔具有同样的微小体积,还有高品质因子,对光具有强局域能力,可以应用于传感器、滤波器、全光开关等等。本文对光子晶体微腔的特性分析和应用前景进行了研究,其主要工作和研究成果如下：基于光子晶体环形腔结构的生物传感器性能分析：研究设计了一个高性能的环形微腔,通过调整微腔的结构以及改变与靠近微腔的两行空气孔的参数,微腔与光子晶体波导之间能实现高效耦合,所以能在指定区域内进行有效地分子检测,使用微注入技术能实现单孔注入,减少分析物,实现对不同生物分子的感知和识别。通过调整腔的结构可以提高传感器的灵敏度。传感器的灵敏度最高可达到10nm/RIU,透射率最高可达0.67,较先前的文献工作有所提高。单排孔结构的光子晶体微腔的特性分析及应用：研究设计了一个单排孔结构的微腔并与w1波导耦合。单排孔结构共包括七个空气孔,通过有规律地逐渐改变七个空气孔的半径而获得高品质因子,品质因子能达到387.5,透射率达到0.75。该微腔能同时应用全光开关、传感器和滤波器,均有良好性能,其中光强调制的光开关的调制深度η为29.4db,传感器的灵敏度为104.2nm/RIU,滤波器半宽为4nm,可用于四通道粗波分复用系统中。基于SOI的光子晶体制作实验：研究分析了基于SOI的光子晶体微腔实验测试以及光子晶体制作。首先研究了光子晶体微腔的实验原理和平台搭建,然后针对使用EBL工艺制作的光子晶体进行了波导设计,主要是喇叭形波导的设计以及SOI晶圆上的结构安排,最后对经EBL制作后的光子晶体进行打磨和抛光等后期加工,完成光子晶体的制作。总之,这些研究工作和研究成果对于未来全光网络和光集成电路具有重要的理论指导意义及应用参考价值。