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作为生物传感领域的重要分支,光生物传感器基于不同折射率样品的光谱信息,实现了生物分子浓度和组分的动态信息检测,并具有光学损耗低和检测灵敏度高等优点。其中,全介质光子晶体结构设计及其缺陷层中Bloch表面波局域模式与光学传感性能调控已成为光生物传感领域的研究热点。本文针对全介质光子晶体结构及其光学生物传感性能,基于Rsoft光学仿真软件提出了一种利用银纳米颗粒(Ag Nanoparticles,AgNPs)或二维孔阵列光栅构筑Bloch表面波(Bloch Surface Waves,BSW)的新思路。本论文的主要研究内容及创新点如下:(1)结合BSW谐振原理与半无限一维光子晶体的光学特性,构建多孔硅光子晶体传感模型,系统地研究了 BSW形成机理。利用严格耦合波分析法计算光子晶体周期数、金属颗粒材料和缺陷层厚度对反射光谱共振峰品质因数的影响。基于方位角询问法,对特定区域中的折射率变化建立四种不同的分析物附着/渗透模型,并分析其传感特性。研究结果表明:增加光子晶体周期数,共振dip峰的尖锐程度先增大后减小,当周期数为8时获得最佳品质因数;相比于金、铝、铜等金属纳米颗粒材料,AgNPs具有更佳的BSW耦合能力。其中,棱镜激发配置的波长灵敏度高达1752nm/RIU;AgNPs激发BSW,角度灵敏度高达703°/RIU。(2)提出了一种基于多孔Si3N4/SiO2双层非对称性光子晶体(正方晶格)平板光生物传感器。基于光谱分析法,研究了晶格常数和光子晶体平板厚度等参数对其传感性能(品质因子)的影响规律,实现了甘油浓度和填充率的检测。研究结果表明:当晶格常数等于800 nm时,反射共振峰为对称的洛伦兹线型;该结构的理论灵敏度高达286nm/RIU(1400nm～1600nm波长范围内),且有效降低了传统单层光子晶体平板制造难度并消除了对称结构下的表面应力问题。(3)构建二维孔阵列光栅耦合BSW模型,研究了光子晶体周期数、孔半径、光栅层厚度以及介质损耗对BSW共振特性的影响。结合色散曲线及场分布特性探究布洛赫表面态存在的影响规律,形成了二维孔阵列光栅耦合BSW光生物传感器的理论设计方法。研究结果表明:在二维孔阵列光栅层表面及布拉格反射镜与生物溶液的分界面处存在BSW激发;与传统的极化角耦合模式相比,方位角生成的BSW极大地增强了角度灵敏度(高达2255°/RIU);同时,可以通过旋转极化角和方位角实现BSW耦合调控。