光子晶体是将两种或两种以上介质材料排列成具有光波长量级的一维、二维或三维周期结构的人工晶体。由于布拉格衍射,一定频率的光被禁止在其中传播,形成光子带隙(photonic bandgap)。本论文利用自组装方法制作了蛋白石结构的光子晶体,测量了光子带隙,并以平面波展开法为基础,结合布拉格衍射法对光子带隙进行了数值分析。主要内容包括:第一章阐述了光子晶体概念,光子能带理论,带隙导光机理等,简要介绍了光子晶体的分类及应用方向。第二章简述了计算光子晶体带隙的各种方法,分析了平面波展开法的物理意义、数学基础及算法实现,并利用该方法对一维、二维、三维光子晶体的带隙特性进行了分析。最后设计了面心立方光子晶体的结构参数。第三章介绍了制作光子晶体的各种方法。详细描述了自组装方法制作光子晶体的过程,讨论了作用因素,借助对流组装假说解释了自组装法对fcc结构的优先选择原理和出现缺陷的原因。第四章中利用自组装法制备蛋白石结构的光子晶体,利用ESEM观察其微观形貌,验证了微球的密堆积排列方式形成fcc结构。测量所制备样品的带隙,其结果与理论计算基本相符,同时研究了带隙中心波长与入射光角度的关系。最后系统分析了不同环境参数对样品生长速度、质量和厚度的影响。