光学传感器是多学科综合交叉的产物,其具有安全性高、检测速度快、操作简便等特点,已经被广泛应用于诸多领域。利用光子晶体的禁带特性和局域特性,可以控制光子的传播情况,制作性能突出的光子晶体传感器,实现对待测参数进行实时检测,其具有传输速度快,能量损耗低,传输频带宽,抗干扰能力强,信息容量大,响应速度快,体积小,集成度高,价格低廉等诸多优点,已经成为光学传感领域研究热点。因此,本文在研究光子晶体特性和光子晶体波导传输损耗理论基础上,围绕光子晶体波导马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构进行了设计以及优化,提出了光子晶体波导MZI传感器结构模型,并对其传感特性进行分析。主要研究工作如下:首先,利用平面波展开法和时域有限差分法(FDTD),研究完整光子晶体的禁带特性和缺陷态光子晶体的传输特性,提出光子晶体波导MZI的结构模型,分析了结构的传输特性,对光子晶体直波导和弯曲波导的传输损耗在理论和模拟上进行分析,进而对光子晶体波导MZI结构的传输损耗进行理论分析。其次,结合FDTD对光子晶体波导MZI传输特性进行数值模拟,用于BP神经网络训练,利用训练后的BP算法对光子晶体MZI结构参数进行优化,以得到最大归一化传输透射率的光子晶体波导MZI结构为目标,对结构的空气孔填充率进行优化。最后,采用优化之后的光子晶体波导MZI模型为基础,设计了单臂刻槽和双臂刻槽的光子晶体波导MZI传感器,分别对两种结构传感器的传感理论进行推导,采用生物样本溶液作为待测物,对两种结构的传感特性进行对比分析,最后得到传感性能优异的光子晶体波导MZI传感器。