光子晶体作为一种新兴的可以调控光子的材料,在光学和光电子学领域具有着非常大的潜力与应用价值,在十几年内建立了相应的理论与制备手段,其中多孔阳极氧化铝光子晶体(NAA-PCs)因其制备方法简单、材料廉价、结构有序度高、光子禁带调节方法容易且多样,目前越来越受到研究人员的青睐。本文通过阳极氧化法制备出了不同形貌的NAA-PCs,详细分析了其结构形貌并给出了调控光子禁带位置的方法,还结合有限时域差分法分析了其在传感方面的应用。两步阳极氧化法能大幅提高多孔阳极氧化铝(NAA)的有序度,本文在实验上对传统两步氧化法做出调整,来分析第一次氧化条件对于制备NAA模板的影响。实验发现:当第一次氧化不同于第二次氧化条件时,其表面会呈现两种不同的孔洞,孔间距分别为100 nm和270 nm,并且当实验时间延长时,这种结构上的差异会越来越小。基于以上改良版的两步氧化法的方法,我们对制备NAA层状光子晶体的过程进行的改变,在草酸电解液中将氧化电压提高到150 V以上。实验发现:这种方式不仅在NAA底部生成了高达400 nm的孔间距,并且获得了能够直接在铝基上显色的NAA光子晶体。实验通过调控氧化电压与氧化时间可以快速改变光子禁带,并用Looyenga–Landau–Lifshitz(LLL)模型与实验结论相结合给出了其禁带漂移的规律,得到了影响光子禁带的关键因素为电流密度,从而给出了获得均匀光子禁带的方法。基于时域有限差分法,对可在铝基上显色的NAA光子晶体进行了模拟计算和分析,并与普通光子晶体做出了对比,发现在铝基上显色的NAA光子晶体同样具备着传感能力,并且性能有着一定的提升。此外,用固定变量法,分析了影响NAA传感灵敏度的因素,给出了磷酸扩孔、提高氧化电压峰值、延长氧化时间的方法来提高NAA的传感性能的方案。本文对研究NAA在铝或者铝合金着色上和传感器的应用上都有一定的指导意义。