选取高品质因数的圆弓形散射元微腔构建耦合波导，通过改变散射元参数和耦合腔散射元平移等方法，得出光子晶体耦合腔波导结构的慢光变化规律，并实现很好平带下的极高群折射率。模拟结果显示，不同微腔个数的耦合波导，通过调整短轴/长轴之比和散射元平移等方式，不仅可以获得各种平带慢光曲线，还可以获得群折射率从4.10×104到1.35×105的超低慢光结构。

采用渐变圆弓形散射元构建线性缺陷波导，并将其应用于光子晶体的慢光效应。在工作波长λ=1550 nm时，通过圆弓形散射元单列纵向渐变，获得群折射率在31.4~95.0，低色散(Δng<10%)带宽在3.7~11.8 nm，无量纲标量积ng×(Δλ)/λ在0.2268~0.2390，超低色散带宽(Δng<1%)在2.2~4.8 nm之间的慢光；通过三列圆弓形散射元纵向周期性渐变，获得群折射率在31.6~108.2，低色散(Δng<10%)带宽在4.0~13.0 nm，无量纲标量积ng×(Δλ)/λ在0.2650~0.2792，超低色散带宽(Δng<1%)在2.6~6.8 nm之间的慢光；通过圆弓形散射元横向渐变，获得群折射率在32.1~89.3，低色散带宽在2.9~9.3 nm，无量纲标量积ng×(Δλ)/λ在0.1670~0.1926，超低色散带宽在1.6~3.5 nm之间的慢光。可见，采用散射元纵向渐变和横向渐变，特别是纵向渐变，可以实现慢光效应，从而为慢光结构设计和应用提供了新的方向。

圆弓形散射元具有各向异性和多个可控自由度的特点。采用平面波展开方法，通过长轴微调、短轴变化和散射元转动几个方面，优化了光子晶体线性缺陷波导结构，实现了高群折射率和低色散的慢光效应并进行了模拟。结果表明，通过调整长轴和短轴变化，可以获得带宽在10.1～1.1 nm，折射率为36.5～287.5的低色散慢光；通过散射元转动，可以获得带宽在11.4～0.8 nm、折射率为45.5～293.7的低色散慢光。上述方法还可以获得超低色散和接近零色散效果的慢光。由此表明，选择合适的散射元和调整散射元参数，可以有效地实现高群折射率和低色散的慢光效应。

设计了一种新型的散射元圆弓形散射元。以此散射元为基础，在硅片上制作出多种介质柱和空气孔型光子晶体波导。测量表明：圆弓形介质柱结构，较空气孔结构更有利于带隙的形成，而且随着参数e的改变，会引起光子禁带大小和位置的改变。对于同一介质柱结构，随着入射光与长轴夹角的增大，其反射谱中禁带的位置产生明显蓝移，反映出这一结构的各向异性特征。