犹如集成电路的问世在微电子产业发展中产生的重大影响一样,集成光路的实现将带来未来信息光电子技术的革命性飞跃。光子晶体由于其一系列独特的优势,为集成光路的实现提供了可能。光子带隙波导,作为集成光路中最基本器件,更是成为人们的研究热点。如何实现易于制作,且带宽宽,损耗小的光子带隙波导成为光子集成的研究中最关键的一个问题。本论文基于目前光子带隙波导中存在带宽窄、损耗大的问题,分析了在垂直方向上泄漏损耗形成的原因,基于这个理论分析,提出了一种带匹配层准三维光子带隙波导的新结构,在垂直方向上结合全反射限光和带隙限光效应,降低垂直方向上的泄漏损耗,对于含氧化物的材料系,实现宽带宽的要求,对于可以实现电注入的材料系,可以实现低损耗的要求,从而解决目前光子带隙波导中存在的问题。建立了带匹配层的准三维光子带隙波导的设计与模拟计算平台,在此基础上,对含氧化物的GaAs/AlxOy材料系和能够实现电注入的GaAs/AlAs材料系的此种波导结构进行了分析,论证了其在垂直限光方面的有效性,并得到对于含氧化物的材料系,其传输带宽为普通介质平板光子带隙波导传输带宽的10倍左右;对于GaAs/AlAs材料系,得到了一个无损传输区域,解决了该材料系形成的光子带隙波导垂直方向泄漏损耗大,无低损耗传输区域的问题。同时,我们还讨论了匹配层的最佳厚度。提出了通过对带匹配层Bragg波导不同入射角度损耗的测试,验证匹配层在准三维光子带隙波导中限光作用的方法,并在实验上制作出了符合要求的Si/SiO₂多层模以及Si衬底上的脊波导结构。