在正方格二维光子晶体结构中设计了基于可调谐谐振腔的带通滤波器, 通过改变1×5谐振腔侧边调谐介质柱位置调节谐振腔与波导系统工作时传输的波段, 用CMT理论分析了输入端耦合衰减率及输入端失谐因子对滤波器的影响。借助FDTD方法得到了滤波器波长传输谱, 结果表明：当滤波器结构工作于1320~1810 nm波长段时, 输出端38个通帯的-3 dB带宽Δλ范围为4.18~11.15 nm, 通带峰值波长可调宽度为186.56 nm。该微型滤波器适于光电通信粗波分解复用WDDM系统设计和光集成设计等方面。

为设计性能优异的大调谐带宽的滤波器,在二维光子晶体结构中,利用波导与微型谐振器不同耦合结构设计了带有两类微型谐振腔的4种滤波器,借助于耦合模理论(CMT)定性分析了相位失谐因子、耦合因子比值改变对滤波器工作性能产生的影响。调节5×5微型谐振器的柱半径大小,用时域有限差分法(FDTD)方法研究了滤波器传输谱特性,结果表明:3种对称结构提取的各个峰值波长具有归一化传输率高(85.3%~99.9%)、通带宽度窄(1.8~5.6 nm)、提取峰值波长调谐范围宽(1308.0~1582.3 nm)的特性。与非对称结构滤波器相比较,对称结构滤波器的提取峰值波长具有更高的归一化传输率,其结构在光学信号提取接口、光传感、光互联网络设计上有潜在的利用价值。

由于光子晶体滤波器带宽窄和高灵敏度的特点,检测抗体含量极限可以达到ng·mL-1.可以应用于生物传感器监测生物大分子内部反应过程.一维光子晶体滤波器作为生物传感器换能元件将生物信息转化为可检测的光电信号信息,主要反应在光谱仪测得共振波峰所在波长的变化.精确测试时,检测传感系统的稳定性是首要考虑的关键因素.稳定性决定实验数据的有效性.该工作对所制备的基于导模共振效应的一维光子晶体滤波器结构进行形貌和光谱测试,介绍了实验室所搭建的实时检测传感系统.由于系统集成度、耦合损耗等因素的影响,光谱信息出现一定的噪声信号.因此,重点提出利用Lab VIEW编程实时监控光子晶体滤波器共振波峰值随时间的变化,由光谱变化情况来反应本套检测系统的稳定性和测试数据的有效性.同时这种实时监控程序也可用来监控其他基于导模共振生物传感系统的稳定度.该检测系统由于震动,光源抖动等问题产生的共振峰值漂移为0.25 nm,通过与模拟计算结果比较可以判定系统稳定性可以达到试剂检测的要求.

为研究边带耦合光子晶体滤波器的性质，利用耦合模理论(CMT)和传输矩阵方法(TMM)分析了谐振器腔体的周期，Q值和腔体的个数对滤波器反射谱的影响。仿真结果表明：相移为nπ/2，反射谱才具有对称性；Q值增加，反射峰带宽减小；N增大，反射峰带宽相应增大，旁瓣也随之出现。针对为实现增加带宽而出现的旁瓣增加的现象，采用了类似一维光子晶体滤波器的方法啁啾和级联技术实现了旁瓣的抑制。为设计具体光子晶体滤波器提供指导和依据。

讨论了一种新型光功能器件——光子晶体滤波器的工作机理，以带阻和带通滤波器构造多信道光子晶体滤波器，提出了能够用于光码分多址(OCDMA)系统编解码的基本原理。根据耦合模理论，缺陷谐振腔把光信号分成多个码片，完成对用户信号的频域编码。设计出中心波长分别为1527.70,1551.10和1570.00 nm的三通道滤波器作为OCDMA波导编解码器。为了保证码片的透射比，在主波导侧面附加缺陷介质构成带阻滤波器，使第二个码片透射比达到95%。谱宽为0.3 nm,信号基本上不会出现干扰，保证了用户发送和接收信号的准确性。该器件在整个编码过程中损耗的能量极少，这对于实现远距离通信很重要。

文章采用有限元法分析了基于环形腔的光子晶体T型滤波器的滤波性能，比较了整体介质柱及内柱折射率对滤波器输出端口归一化透射率曲线的影响。在此基础上设计了一种窄带光子晶体环形腔的滤波器模型，数值模拟结果显示微环腔内部介质柱折射率与窄带滤波器下路波导输出的中心波长之间存在着近似线性的依赖关系，这为光子晶体滤波器的设计与制作提供了理论参考。

光子晶体偏振滤波器是利用光子晶体带隙特性来控制信号光偏振状态的一种新型滤波器, 在光纤通信、光学传感测量、光学信息处理等领域均有重要应用。通道数多少是偏振滤波器设计的重要指标, 通道越多则信息容量越大, 越有利于系统的小型化微型化。利用光学传输矩阵法研究了影响一维光子晶体偏振滤波器通道数目的因素, 研究表明：(1）光子晶体缺陷层厚度是影响滤波器通道数目的关键因素, 通道数N与厚度D近似满足线性关系, 在500 ～650 nm波段函数关系为N=0.0035D+0.159; (2）缺陷层折射率nc的变化也会导致通道数改变, 折射率越大通道数越多;( 3）光子晶体单元层数和单元厚度改变不会影响滤波通道数, 但可以调节通道中心波长位置, 同时对偏振度和分离度也有影响。

以有机非线性光子晶体为基础, 实现了飞秒量级时间响应的超快速可调谐单通道光子晶体滤波器, 以及皮秒时间响应的可调谐多通道光子晶体滤波器。

利用传输矩阵法,研究了一种用于波分复用的光子晶体滤波器.该结构是中间包含一个缺陷层的一维三层介质的光子晶体,叫做缺陷态复周期结构光子晶体.通过数值计算得出它的色散关系和滤波特性.当改变缺陷层的厚度并保持其折射率不变时,带隙中将出现个数不同的局域模.缺陷层厚度增加时,局域模数也随着增加.适当调节缺陷层厚度,使带隙中出现八个窄带滤波窗口,能很好的用作八通道波分复用-解复用滤波器.由于很高的传输率和低的传输损耗,故在高速,长距离光通信中将有很好的应用.