结合光子晶体的缺陷模式和表面模式特性，提出了一种含吸收介质的光子晶体法布里-珀罗异质结构。该结构由周期性光子晶体、待测样本和外部空气层共同组成，将待测样本直接作为表面缺陷腔。基于光学谐振原理和表面波理论，分析了所提结构的折射率传感机理。讨论了不同吸收介质对所提结构光谱特性的影响。将石墨烯作为吸收介质时，传感结构的品质因子(Q值)明显高于将硫化锌、氧化铝和金属银作为吸收介质的情况；将样本层作为表面缺陷腔，通过光学Tamm态谐振，可实现多次全反射衰荡，使谐振光信号和待测样本充分作用，从而提高了该结构的传感灵敏度。所提结构的Q值为2097.18，灵敏度为1017.98 nm/RIU。研究结果对实现待测物的高Q值和高灵敏度检测具有一定的理论参考价值。

结合光子晶体的局域特性与多孔硅特有的光学特性，提出一种镜像对称多孔硅光子晶体折射率传感结构。基于分层传输矩阵法建立传感理论模型，得出缺陷波长与其基本结构参数的关系。改变多孔硅高低折射率层的结构参数，可使缺陷峰的半峰全宽变窄，进而使其品质因数(Q 值)得到提高。根据传输矩阵理论，对不同浓度甲醇蒸汽进入到该传感结构前后的反射光谱进行理论仿真，得出其光谱特性，推导出由于环境折射率影响引起的传感层等效折射率改变与缺陷峰漂移之间的数学模型，并进行数值模拟分析。结果显示：该传感器结构的Q 值为3114.75，灵敏度为903.9 nm/RIU，可为微型化与高分辨率传感器的设计提供一定的技术参考。

结合布洛赫理论和麦克斯韦方程组，针对一维光子晶体表面缺陷态结构形成的布洛赫表面波进行理论分析，并研究了布洛赫表面波的局域特性和入射电磁波波长与角度对布洛赫表面波的影响。在此基础上，对一维光子晶体表面缺陷态结构的传感特性进行分析，当TE 偏振分量以一定角度入射到光子晶体中时，在待测溶液形成的缺陷层中发生谐振，电磁场被局域增强，与待测溶液分子充分作用，其形成的布洛赫表面波对待测溶液折射率变化具有高度的敏感性。数值模拟结果表明，其Q 值可达2620.29，灵敏度S 为62°RIU^-1，因此布洛赫表面波在一维光子晶体结构中具有很好的传感特性，可为折射率传感器的设计和应用提供理论参考。

基于倏逝波理论和光学谐振原理，研究了倏逝波在光子晶体中的存在形式及空气栅光子晶体F-P 腔的折射率传感机理，并建立谐振波长与待测气体折射率的关系模型。当入射光以大于全反射临界角的角度入射到光子晶体中，由于倏逝波的作用，在中心介质层形成F-P 腔并产生谐振，电磁场被局部增强，与待测气体充分作用，从而使该传感结构对待测气体的折射率具有较高的敏感性。利用传输矩阵理论进行数值模拟，结果表明，折射率传感的Q值可达3447.0，灵敏度可达1260.0 nm/RIU，证明该光子晶体F-P 腔折射率传感结构具有很好的传感特性，可为高精度气体折射率传感器的设计与应用提供一定的理论参考。