中红外光源在军用及民用等多个领域具有极其重要的意义。稀土掺杂硫系玻璃是实现中红外发光的有效途径，但目前发光很微弱，寻求有效的手段来增强中红外发光显得格外重要。光子晶体是一类折射率周期分布且有许多光学特性的人造光学材料，其中光子局域和光学带隙是它的两个最重要特征。光子晶体的光学特性不仅表现在抑制光的自发辐射方面，而且还表现在调制光场的分布、提高光的自发辐射能力等方面。光子晶体概念的引入可有效地解决物体发光微弱等问题。本文首先通过熔融淬冷法制作稀土掺杂的硫系玻璃作为实验样品进行折射率、荧光光谱等光学特性测试，然后采用有限时域差分法（FDTD）来设计玻璃样品的光子晶体结构，通过模拟表征样品的中红外发光强度来得到合适的光子晶体结构。对于光子晶体增强中红外发光的特性，本文主要通过以下几个方面来研究：　　（1）利用光子晶体微腔阵列的谐振作用来极大地增强物体内部的发光效率，即内量子效率的提高。在完整的三角晶格空气孔光子晶体中制造点缺陷来形成微腔阵列，设计微腔阵列的谐振波长等于玻璃样品的发光波长使得发射光在腔内产生谐振从而提高物体发光效率。从另一方面来说光子晶体缺陷的引入能够有效地提高光子态密度（DOS），而物体的自发辐射强弱与 DOS是成正比的，因此合理的引入缺陷能够有效地增强样品的发光效率。在本研究过程中我们采用了 Tm3+离子掺杂72GeS2-18Ga2S3-10CsI（摩尔分数）硫系玻璃作为实验样品并通过折射率、荧光光谱等光学特性测试，模拟采用光子晶体微腔的谐振特性来增强稀土离子的发光强度。实验测得 Tm3+离子的荧光波峰为3.73μm，通过设计三角晶格空气孔缺陷微腔阵列使得发光得到增强。实验过程中为了使玻璃样品的发光得到最大化，我们提出了一种对光子晶体微腔结构的优化方法：对于每一种给定的微腔阵列，我们分别计算了在不同占空比下的品质因子（Q），模体积，以及最后的Purcell放大因子来得到最优化的微腔阵列结构，计算发现经过光子晶体结构设计的玻璃样品发光效率可达50倍以上。　　（2）利用光子晶体来增强光的萃取效率。其原理是样品表面的光子晶体结构能够减少光在玻璃与空气界面间发生的全反射作用，从而提高光的出射效率。研究采用熔融淬冷法制备了1wt％的Er3+掺杂 Ga5Ge20Sb10S65（摩尔百分比）硫系玻璃样品并进行了折射率和荧光光谱等光学特性测试。实验测得其折射率为2.25，在800nm泵浦光激励下测得玻璃样品发射光谱波峰在2.74μm附近，对应于4I11/2→4I13/2能级跃迁，吸收截至波长位于600nm附近。为了能够使2.74μm附近波长得到增强，我们首先研究刻蚀深度对萃取效率的影响关系。然后在某一特定深度和周期下通过优化空气孔半径 r来获得最优化的光子晶体结构。实验中采用的结构为二维三角晶格空气孔，刻蚀深度分别为600nm、700nm和800nm，采用的玻璃样品厚度为2μm。研究结果表明，经过光子晶体结构刻蚀后的玻璃样品相比于未进行结构刻蚀的玻璃样品其荧光萃取效率为1.62倍。此外光子晶体具有调制光的传播方向作用，实验结果表明光子晶体玻璃样品在远场分布上体现了很好的方向性。　　（3）光子晶体增强稀土掺杂硫系玻璃中红外发光主要表现在内量子效率和萃取效率的综合效果。在研究光子晶体的内量子效率时，稀土离子的发光波长等于微腔的谐振波长使得样品内部荧光得以放大。在研究光子晶体的萃取效率时，由于样品表面的光子晶体结构存在，减少了玻璃与空气接触面间光的全反射作用，从而增加了荧光的出射效率。由于谐振作用样品内部的光强得到放大，再加上荧光出射效率的提高，因此两者同步增强了样品表面的出射光强度。