光子晶体结构特有的控光机制和灵活的结构设计,能满足传感器微型化的设计需求。本文基于硅基介质柱阵列光子晶体结构,从光子晶体固有的光子禁带效应出发,重点研究了光子晶体波导耦合、带隙导光特性及微腔光子局域特性,建立了不同内部结构的光子晶体传感分析模型。通过数值计算方法,深入分析了其传感机制,验证了在传感领域的相关应用。本文主要研究内容如下:(1)基于正方形介质柱阵列光子晶体基本结构,重点分析了光子晶体波导、光子晶体微腔的控光机理和传输特性。根据耦合模理论和自成像原理,研究了波导之间、波导与微腔之间的耦合特性,为平面光子晶体波导传感器的理论研究与设计提供了指导。(2)基于光子晶体结构中缺陷对光子禁带的影响,设计了一种介质柱阵列的十字形光子晶体对称波导结构,通过时域有限差分法分析了其光场分布和透射光谱。通过合理的参数优化过程,进一步提出了对三维方向应力均敏感的传感分析模型,并计算得出该结构的应力传感灵敏度和线性区间。(3)基于耦合波导设计了一种新型平面二维光子晶体结构。该设计侧向耦合微腔和波导耦合特性能对传感区间进行选择。传感器采用微悬臂梁结构,使用FDTD方法分析了不同受力情况下耦合波导输出光谱。最终利用双通道设计有效降低了应力/温度对光信号的交叉敏感效应。