光子晶体结构特有的控光机制和灵活的结构设计,能满足集成化传感器的设计需求。本文基于三角晶格空气孔型光子晶体结构,结合光子晶体带隙特性、耦合特性以及光子局域特性,设计了基于SOI材料的光子晶体1×2分束器和槽波导双参量传感模型,深入研究其控光传感机制及解调方法。本文主要研究内容如下:(1)以三角晶格空气孔型光子晶体平面波导为基础,根据光子帯隙特性,探讨了光子晶体波导结构的光学特性。利用平面波展开法分析不同光子晶体结构的能带特性,结合时域有限差分法计算光波传输特性,完成了对光子晶体波导传输特性、选频特性、耦合特性的研究。(2)基于Y型波导基本对称结构,设计分析了1×2光子晶体分束器。在Y形分支和两通道120°弯角处引入微调结构,采用数值计算方法对微调结构的尺寸参数和位置进行探究,优化调节波导输出光波特性。通过达到完美阻抗匹配,实现传输光波能流均分,且每一输出端口能得到特定频段内损耗较低的光波。(3)通过在完整三角晶格空气孔型光子晶体平板中引入两条空气槽型波导,并在槽型波导中引入折射率随甲烷气体浓度变化的敏感薄膜,设计并优化了一种甲烷/温度传感器。通过建立光子晶体波导传感分析模型,对甲烷和温度的传感特性进行了深入分析。结果表明,两条传感通道的通带峰值中心波长会随甲烷气体浓度增加发生线性蓝移,而随温度增加出现线性红移。其中,通道1的甲烷传感灵敏度能达到1.2nm/%,温度传感灵敏度达到1.69nm/°C,通道2的甲烷传感灵敏度能达到1.08nm/%,温度传感灵敏度达到1.66nm/°C,同时结合双参数矩阵法正好能解决传感交叉敏感问题。