六方氮化硼(h-BN)晶格结构是一种类六方对称复式超晶格结构。具有h-BN晶格构型的光子晶体以其宽光子带隙特点受到国内外学者的广泛关注。本文利用不同尺度低压气体放电管与Al2O3介质棒周期性排列，构建了新型h-BN型超晶格等离子体光子晶体，实现其空间结构和等离子体参数的动态调控。利用微波透射谱对比研究了h-BN型超晶格与简单三角晶格等离子体光子晶体禁带位置、宽度和数目。分析了放电电流、介质棒阵列数对不同频段光子带隙的影响，以及电磁波入射角度对电磁传输特性的影响。结果表明：等离子体的引入不仅能够形成新的光子带隙，而且可以选择性地使部分禁带位置发生移动；相对于简单三角晶格，h-BN型超晶格等离子体光子晶体呈现出更多光子带隙；Al2O3介质棒阵列数对等离子体光子晶体禁带位置、宽度和数目均具有重要影响。电磁波入射角度变化越大，电磁传输特性差别越显著，透射谱相关性越差。本文所设计的新型h-BN型超晶格等离子体光子晶体为制作可调谐光子晶体提供了新的思路，在微波和太赫兹波控制领域具有潜在应用价值。

利用独特设计的阵列-液体电极介质阻挡放电装置，率先获得了Lieb晶格等离子体光子晶体，并实现了其基元大小、形状和微观形貌的多自由度原位调控。采用光电倍增管对Lieb晶格等离子体光子晶体的时空动力学行为进行了时空分辨测量。基于有限元计算，对不同基元结构的Lieb晶格等离子体光子晶体的色散关系和能带变化规律进行了系统研究。结果表明：Lieb晶格等离子体光子晶体由两套不同四方子晶格相互嵌套形成，具有优异的时空稳定性和周期性；随着Lieb晶格基元构型的改变，光子带隙发生显著变化，形成了偶然简并的类狄拉克锥结构，以及不同频段的完全带隙和非完全带隙；基元的几何形状对光子带隙数目、位置和宽度均具有重要影响。

采用液体电极介质阻挡放电装置，对不同填充比环形等离子体光子晶体（APPCs）进行了系统研究。实现了等离子体柱半径动态可调、时空高度对称的APPCs，并能有效调控其基元微结构。基于实验结果，利用二维有限元计算，研究了不同APPCs的色散关系，分析了等离子体柱半径对能带位置和带隙宽度的影响。结果表明，随等离子体柱半径增大，能带结构由不完全带隙转化为完全带隙，带隙宽度随之增大。环形结构基元的设计使等离子体光子晶体（PPCs）具有易于实现宽带隙能带结构的优异特性，其形成完全带隙的等离子体柱半径阈值显著低于常规PPCs。在相同等离子体柱半径下，APPCs的带隙宽度明显大于常规PPCs。提出的等离子体填充比可调的APPCs，为能带结构的优化设计提供了更多可能，同时为设计新型可调谐光子晶体以及开发宽带隙、高度集成光子器件带来启示。

采用有限单元法, 分别对TE模式、TM模式下三角晶格等离子体光子晶体的色散关系进行了理论计算, 分析了等离子体填充比对能带位置和禁带宽度的影响。结果表明: TM模式下等离子体光子晶体在M-Γ、X-M两个方向上存在不完全带隙, 随填充比的增加, 带隙位置向高频移动, 禁带宽度增大直至达到一稳定 值。TE模式下等离子体光子晶体不仅存在禁带结构, 还在低频处形成了表面等离子体波的平带结构。随填充比的增大, TE模式等离子体光子晶体由X-M单一方 向的不完全带隙形成了完全带隙, 带隙宽度随填充比的增大而增大。本文提供了一种可调谐等离子体光子晶体的有效方法, 有望应用于微波、THz波的可调性 控制。

在介质阻挡放电系统中首次发现了白眼超点阵同心圆环发光斑图。采用光电倍增管和高速照相机等仪器对该斑图的时空动力学进行研究，结果显示该斑图由奇数圈的点阵圆环和偶数圈的白眼圆环嵌套而成。将奇数圈的点阵记作O(Odd number,O)，偶数圈的白眼中心点记作E(Even number,E)，白眼晕记作H(Halo,H)。O在电压上升沿的第一个脉冲全部放电且在电压下降沿部分放电，H在电压上升沿的包络处放电，E在电压下降沿放电。用两个光电倍增管对O和E的时间相关性进行研究，实验结果表明O与E在电压下降沿的放电顺序随机。用高速录像机拍摄的瞬时照片表明该斑图的每个体放电都伴随着沿面放电。H在奇数圈的随机放电导致了部分O在电压下降沿的放电，沿面放电对壁电荷的重排作用导致了O与E放电顺序的随机性。

在狭缝微等离子体中, 研究了Ar Ⅰ(2P2→1S5)光谱线的展宽和频移随放电参数的变化。 为了测量谱线频移, 采用低气压(10 Pa左右)氩气放电发射的Ar Ⅰ光谱线作为参考线。 实验在氩气含量为99.92%的氩气/空气放电中, 测量了气压从1×104 Pa增大到6×104 Pa时Ar Ⅰ谱线的频移和展宽。 结果表明随着气压的升高, Ar Ⅰ谱线的展宽和频移均线性增大, 说明电子密度随着气压的升高而增大。 实验还研究了放电气隙间距为100及300 μm时, Ar Ⅰ发射谱线的频移及展宽的变化, 结果发现随着放电气隙间距的增加, 谱线的频移及展宽均增加, 表明电子密度随着放电气隙间距的增大而升高。

从Maxwell方程出发, 采用类似于量子力学Kronig-Penney模型求解周期势的方法, 结合双水电极介质阻挡放电的实验结果, 研究了电子密度ne对一维等离子体光子晶体禁带特性的影响。研究发现：电子密度对等离子体光子晶体光子禁带的位置和宽度均有重要的影响; 等离子体光子晶体的禁带宽度随电子密度的增加而增大, 增长速率为电子密度的函数; 等离子体光子晶体的截止频率、光子禁带边缘频率随电子密度的增大而增大。给出了当等离子体光子晶体具有显著禁带宽度时的电子密度的理论临界值。