等离子体是一种由大量运动的电子和离子组成的,对外呈电中性的物质。正因为如此独特的存在形式,等离子体有着非凡的电磁性质。而等离子体光子晶体——一种有着周期结构的等离子体阵列,则更是具备超常的电磁特性。在等离子体光子晶体中,电磁波的传播会因为等离子体的存在而表现出许多新的现象。比如可调的禁带以及表面等离子体激元等等。这些特点使得基于等离子体光子晶体的射频/微波器件能够快速适应日益发展的现代通信系统。而研究阵列等离子体及其与电磁波的相互作用,则可以让我们更好的了解等离子体对电磁波的作用,并掌握利用等离子体来控制电磁波传输的一般规律及理解背后深刻的含义。这对于制造基于等离子体光子晶体的射频/微波器件有着重要的指导意义。本文从模拟及实验入手,研究等离子体光子晶体的基本性质与特点。分析等离子体参数和阵列的几何参数对光子带隙的影响。研究的主要成果和创新点如下:首先,通过有限元仿真软件COMSOL以及初步的实验,研究了TM波正入射进入一维等离子体阵列所产生的禁带结构,分析讨论了晶格常数,介质半径比、介质数量以及等离子体密度和碰撞频率对禁带的影响,并研究了阵列结构在TE模中的电磁特性。与块状等离子体不同的是,研究表明TE波在一维阵列等离子体中传播时,低于等离子体频率的截止带中出现了可调的通带并产生负禁带结构。这种负禁带往往伴随着表面等离子体波的出现。随着等离子体密度的增大,这些禁带的宽度及深度将逐渐增强。而禁带的这些属性都能通过改变等离子体密度而被调节。其次,通过仿真和实验,研究了在TM模式下,等离子体对光子晶体缺陷模的影响。通过模拟,分析了等离子体密度对谐振腔的品质因子及谐振峰的频率的影响。实验上,通过低压汞灯的低温辉光放电产生等离子体柱,并利用该等离子体柱和含有点缺陷的二维氧化铝陶瓷光子晶体构成可调的谐振腔。测量并计算了不同电流下,谐振腔的品质因子Q以及谐振频率。通过对比理论和实验的谐振频率与等离子体密度的关系,推断出实验中等离子体密度变化的范围。结果表明,通过等离子体密度可以改变谐振腔的Q值及谐振频率。但是,较高的等离子体碰撞频率会引起Q值的降低,这两者共同决定Q值的变化。最后,我们设计了一种二维等离子体柱阵列。并通过仿真分析讨论了等离子体密度、等离子体占空比、晶格常数、以及等离子体的约束介质的介电常数等对该阵列在不同电磁模式下产生的禁带的影响。研究结果表明TM模和TE模在二维等离子体阵列中的传播有着截然不同的性质。TM模和TE模在低频处均产生了由等离子体引起的截止带,不过截止频率明显低于等离子体的频率。除此之外,TM模比TE模更容易产生完全禁带,并且增加等离子体约束介质的介电常数能显著增强散射效应,从而产生完全禁带。相比而言,TE模拥有的特点是一系列与表面等离子体波有关的平带结构,以及相关的Fano mode。等离子体密度对两者的禁带结构均有显著的影响。