随着大量数字多媒体业务的涌现,人们对于带宽和数据处理速度的需求日益增长,但是微电子技术的飞速发展却遇到了“电子瓶颈”问题。由于光子具有高传输速率,高容错性以及高密度等优点,光子代替电子作为信息的载体已是人们的共识。但是光子也存在着缺点:传统光学对光的控制主要依赖于光的全内反射原理。要实现全反射,与波长相比,界面必须足够光滑足够大,而且光路的转角不能太大,这限制了光学元件的微型化。因此集成光学器件的尺寸和集成度问题,一直是困扰集成光学发展的重要问题之一。光子晶体可以通过光子带隙和带隙缺陷实现对光的控制,提供比现有电子器件大得多的带宽和更高的数据处理速度。同时光子晶体相对于传统的光学器件具有体积小、损耗小、功能丰富等优点,所以被认为是最有前途的光子集成材料,称为光子半导体。　　 论文首先研究了常见简单晶格光子晶体的能带,详细分析了光子晶体器件相对最大带隙宽度的影响因素。建立了一个通用的光子晶体器件最小化失效性测定模型,通过此模型得到了特定光子晶体器件微型化的有效最小晶格周期数。最后详细分析了光子晶体器件微型化的相关影响因素。论文主要的工作及创新点如下:　　 (1)通过数学推导论证了正三边形和正六边形晶格的简约布里渊区完全相同。基于该结论在MPB仿真程序中设定相关晶格的简约布里渊区,实现了对光子晶体器件能带结构和带隙性能的分析。　　 (2)数学推导了二维圆柱形介质柱光子晶体的能带结构,通过MPB软件对正三边形和正六边形晶格的光子晶体能带进行了分析。填充因子和介质柱的相对介电常数以及晶体的晶格形状都会影响晶体的能带结构。　　 (3)分别分析了正三边形和正六边形晶格二维空气背景圆柱形介质柱光子晶体带隙中TM和TE模式最大相对带隙宽度和中心频率的影响因素。分析结果表明,晶格的填充率和圆柱形介质柱的相对介电常数都会影响光子晶体器件的相对最大带隙宽度。　　 (4)建立了一个通用的光子晶体器件最小化失效性测定模型,通过此模型可以得到不同光子晶体器件微型化的有效最小晶格周期数。对于正四边形晶格,空气背景圆柱形硅棒的光子晶体器件,其微型化的有效最小晶格周期数为30。　　 (5)详细分析了器件微型化的影响因素。分析结果表明,相对介电常数越大器件微型化的最小晶格周期数越小；相对于正四边形晶格,正三边形晶格更有利于光子晶体器件的微型化。