随着社会发展，人们对通信的速度、容量、质量需求不断提高，但目前光电网络中信息的传输和交换，光子能量的高速与高效转换等都受较低的光电转换效率和较高的制造成本制约，在这种实际需求下，以相干理论为基础的结合光学微纳结构的一系列精确操控光子的研究应运而生。 要实现光子的精密操控，首先必须制备合适的微纳结构。目前，对于微纳结构，特别是光子晶体的制备，大部分仍停留在完整的光子晶体结构上。但实际上，具有缺陷的光子晶体才具有更高的利用价值与功能。对光场的操控可分为在时间和空间上的操控。在时间上的操控主要是指利用线性光子光子晶体中的缺陷和非线性光子晶体将光场减速或静止，减慢光的速度可应用于光延迟器，脉冲整形，光开关等方面，以及增强光与物质相互作用。在光子的空间操控领域，理论和实验都已证明，利用光子晶体带隙改变光子态密度分布的特性，可使用光子晶体控制原子自发辐射的分布。论文对以上方面都做了较深入的研究： 1.利用激光的相干性，提出了在多光束激光空间相干干涉技术中加入各光束相位的调节，得到各种不同功能的带缺陷的光子晶体结构。在实验上实现了一次曝光制作一维和二维光子晶体波导缺陷的全息光刻技术，在理论上模拟了带缺陷的三维光子晶体的制备，并在此基础上探讨了制备大面积小周期的带缺陷光子晶体的技术。 2.系统研究了线性硅平板光子晶体波导中实现慢光的方案：在二维光子晶体波导中，通过调节靠近波导的前两列孔洞的位置来改变光子晶体波导的线性色散曲线，实现了光在波导中减速和低色散传播。利用该方法，本论文实验上已制作了光传播速度为0.02c～0.03c，带宽超过10nm的低色散波导样品。同时还研究了减小波导传输损耗的方法和利用慢光制作高效光脉冲整形器的可能性。 3.在使用共振吸收布拉格周期结构静止超短激光脉冲的理论基础上，提出了利用静止光脉冲增强光的非线性转换效率的理论，并以零速超短脉冲增强受激拉曼散射为例子展示了该理论。本论文提出的一维双共振布拉格周期结构可将该过程中光子频率转换效率提高到85％，远高于一般体材料中的拉曼抽运效率。同时，提出了共振吸收布拉格反射镜具有体材料不具备的极好的滤波特性，可用于脉冲压缩和整形。 4.在实验上观测到了光子晶体一阶带隙和高阶带隙对掺杂在其中的稀土原子空间发光特性的调制作用。利用光子晶体中态密度的概念和散射理论解释了该作用的原理。