太赫兹（Terahertz,THz）因具有低能性、相干性、穿透性等优点在医学技术、信息与通信和国防安全等应用领域得到了飞速的发展,太赫兹滤波器在这些应用领域中占据着不可取代的位置。光子晶体滤波器的滤波性能可通过在光子晶体中引入不同的缺陷或杂质得到改进优化,因此设计可用于太赫兹大气通信Ⅰ窗口的二维光子晶体滤波器,在太赫兹通信中具有一定的实际应用价值和意义。首先,采用平面波展开法与有限元法对TE和TM模式下二维光子晶体的能带结构进行理论分析,分别得出了求解能带结构的本征方程和线性方程组。随后依据两种方法求解方程组的快慢选择了求解速度快的平面波展开法分析蜂窝型、正方型、三角型三种晶格结构的二维光子晶体的带隙特性,并据此选择了正方晶格结构;之后根据太赫兹大气通信Ⅰ窗口的频率范围,确定了正方晶格结构的二维光子晶体的尺寸。其次,对直接耦合及侧边耦合方式的光子晶体滤波器滤波理论进行分析,得出其滤波特性。同时,据此选择了具有带通特性的直接耦合方式。将缺陷和杂质引入正方二维光子晶体中,设计出了中心频率为338GHz的工作于太赫兹大气通信Ⅰ窗口的基于圆柱形点缺陷的太赫兹二维光子晶体带通滤波器。该滤波器的工作带宽为70.72GHz,S₁₁小于-12.42dB,插入损耗小于0.39dB,带内纹波为0.2dB,边带陡峭,可有效地用于太赫兹大气通信领域。然后,为了展宽滤波器的工作带宽,对圆柱形点缺陷结构进行改进,设计了改进型的圆柱形点缺陷的太赫兹二维光子晶体滤波器。通过对器件结构参数的优化,使其工作带宽增加到74.21GHz,插入损耗降至0.35dB,可较好地应用于太赫兹大气无线通信系统中。最后,为了更进一步拓宽滤波器的带宽以更好地覆盖太赫兹大气通信Ⅰ窗口的频率范围,设计了空心圆柱形点缺陷的太赫兹二维光子晶体滤波器。通过分析结构参数与滤波性能之间的关系,优化结构尺寸,使其工作带宽展宽至75.32GHz,其通带平坦,矩形系数良好,表现出了良好的频率响应。综上所述,本文所设计的太赫兹二维光子晶体滤波器的滤波性能良好,可有效地用于太赫兹大气通信Ⅰ窗口的通信系统中。