光子晶体由于具有光子带隙,超棱镜效应,负折射效应等有趣的光学性质,一直受到人们的广泛关注,而如何制备出高质量低成本的光子晶体更是将其应用于实际的关键所在。　　 本论文围绕胶体微球的自组织,发展了一种结合表面张力与楔形毛细通道的微球自组织技术,攻克了制备单畴二维胶体光子晶体的这一难题。此外,我们还将毛细通道技术与胶体外延法结合起来,解决了现有二维正方胶体晶体制备技术中存在的高缺陷率,短程有序等问题。本论文研究了二维胶体光子晶体的透射谱与其对称性、周期、介电常数等结构参数的依赖关系和这种微结构体系对电磁波的色散性质,以期实现近红外／可见光波段电磁波传播的调控。本篇论文主要涵盖三个方面的内容:　　 一、单畴二维三角晶格胶体光子晶体的制备　　 将表面张力驱动自组织方法与毛细通道相结合来制备二维三角晶格胶体光子晶体可以精确的控制胶体晶体层数的均匀性,生长出大面积的单层胶体晶体。研究表明,毛细通道的形状对胶体微球悬浊液与衬底的接触线(干燥前沿)的形状有着重要的影响,也决定着胶体晶体的单畴性。我们分别研究了三种毛细通道。当毛细通道是一面开口,三面封闭的情况时,接触线除了在通道口处接近直线外,其余时刻均为弧线。当毛细通道是三面开口,一面封闭的情况时,接触线也是为弧线。而当毛细通道为楔形时,接触线在液体干燥的过程中始终保持为直线,制备出的二维三角晶格胶体晶体其密堆积方向也基本与接触线平行,整块样品具有统一的畴向。本文通过激光衍射斑来确定制备出的胶体晶体的单畴性,实验证明三种通道中只有楔形通道生长出的胶体晶体是单畴的。用这种方法可制备出面积为厘米量级的单畴二维胶体光子晶体。　　 二、高质量二维正方胶体光子晶体的制备　　 二维胶体晶体通常都是三角晶格,从物理上看,对称性改变必然会使得体系光子能带等性质发生变化。在第三章中,本文研究了在毛细力驱动下具有一维周期性起伏衬底上二维正方结构胶体晶体的外延生长。实验中聚苯乙烯微球直径与衬底沟槽周期之比值接近√2,即满足与一维图案衬底相共轭的正方结构的几何匹配条件。研究发现,即使在这样的匹配条件下,随着液体的蒸发,液面前沿的后撤方向与图案衬底凹槽之间的夹角在[0,90°]范围内的不同取值对胶体晶体的生长亦有着重要的影响,这是因为在表面张力的作用下由于衬底的存在,微球之间、微球与衬底之间的相互作用呈现出强烈的各向异性。只有当α约为45°时,即干燥界面平行于与衬底相匹配的二维胶体晶体的主轴时,才可以生长出缺陷率极低的二维正方胶体晶体。　　 三、二维胶体光子晶体的透射性质的研究。　　 第四章分别对三角晶格和正方晶格的二维胶体晶体进行了详细的光学透射性质的研究。本文通过入射波矢分量沿布里渊区不同高对称方向的样品透射光谱的测量,获得了体系本征模式的色散性质。同时,文中采用多重散射理论对体系的光谱、能带色散特性进行了严格的计算与分析,发现所观测到的本征模式的色散性质与理论计算基本吻合。但是,实验上观察到的透射谷要比由未考虑衬底的胶体晶体模型计算得到的透射谷要宽得多。这是由于衬底的存在会使得体系的本征模式寿命降低,从而产生这样的展宽效应。当在计算模型中加入衬底以后,计算结果与实验结果更加吻合。本章还研究了二维胶体光子晶体的透射谱与其对称性、周期、介电常数等结构参数的依赖关系。通过改变胶体微球的尺寸,我们将二维光子晶体的主透射谷由近红外波段调节到了可见甚至紫外波段。此外,我们利用大面积单畴的二维三角晶格胶体晶体制备出高质量的表面等离激元晶体,首次测量出其异常光学透射的色散特性。