国际上对光子晶体的研究已经从初期的注重理论研究逐步转移到光子晶体应用和相应的光电子器件的设计和制备的研究上来.本文主要研究光通信波段的光子晶体及器件的研制和特性测试,这方面研究将会推动光子晶体在全光集成和光通信方面的应用.在光子晶体理论设计上我们比较关注特殊结构的光子晶体是否具有完全带隙,我们设计了多种结构的非晶光子晶体,发现当小单元的尺寸比限制方框的尺寸小一半以下时带隙较明显,有时出现完全带隙.另外我们提出了一种环形光子晶体,它的带隙不随入射光方向变化而变化,而且当占空比较大时出现S波和P波带隙的一定的重合,即出现完全带隙.利用多重散射方法研究了各种光子晶体、波导和微腔结构和带隙特性,优化设计程序,结合微加工的电子束、离子束刻蚀的精度要求和测试设备的条件设计出可见光和光通信波段的光子晶体和器件.在此基础上,我们利用聚焦离子束和电子束设备在国内首次在半导体材料上微加工了周期性光子晶体、准晶光子晶体、非晶光子晶体、光子晶体波导、微腔、量子阱、光子晶体波分复用器等.根据实验条件和测试光子晶体光谱要求我们设计并搭建了三套测试光路,第一套为OPO脉冲激光光源的测试系统,调谐范围较宽800-2000nm,其缺点是脉冲光信号信噪比较低;第二套测试光路的光源为可调谐的Ti:Sapphire激光器,该激光器的调谐范围为720-900nm范围,为连续激光,利用该测试设备初步测试出光子带隙;第三套测试系统为近红外的可调谐半导体激光器为光源的测试系统,调谐范围覆盖光通信波长1550nm.我们还研究了光子晶体中的受激辐射.我们利用光子晶体中的光学响应方程和布洛赫方程推导出任意二维光子晶体中的受激放大表达式.该表达式表明光学增益正比于粒子数反转,反比于群速度和位相的衰减常数,这表明增益可以由粒子数反转诱导,然后可以由群速度和反常群速度极大地增强.我们发现在二维光子晶体中的二能级原子自发辐射的振荡现象和瞬态增益,其中在光与原子的作用过程中,瞬态相干占主导地位.推导了瞬态辐射场公式,发现辐射场正比于态密度并随拉比频率振荡.二维近红外光波段光子晶体在国内的应用研究才起步,我们在国内首先在半导体材料上研制出了光子晶体,并进行了测试,但是该方面的研究还需要从光子晶体合适的计算软件的设计、利用微加工设备的研制及光学特性测试方面继续探索.