光子晶体与声子晶体分别是由两种或者多种不同介电常数和弹性系数材料经过周期性排列而成的新型光学结构。光子晶体所具有的光子带隙和声子晶体所具有的声子带隙等特性已成为晶体材料结构设计和优化等领域的研究热点,且让它们在生物化学物质、各种临床及检测日常生活中的溶液浓度、毒剂及光学开关、环境污染物等领域都有广泛的应用。除此之外,还可以使用在晶体材料的设计和优化、各种各样的光子、声子晶体气体传感器,液体传感,生物传感器等其它领域。禁带宽度的变化由不同待测液体的质量分数所导致的,通过检测带隙宽度即可知道液体的质量分数。本文以光子晶体和声子晶体为载体,设计一种对于光子晶体禁带或声子晶体禁带变化敏感的液体传感器,基于光子晶体或声子晶体样本的空腔中注入被待测液体方法,测量电磁波或弹性波在该液体传播时被禁止的禁带宽度,即可得到质量分数。主要内容有:结合光子晶体或声子晶体的国内外研究和发展现状,分析了质量分数检测技术和基于光子晶体禁带理论的质量分数检测技术的研究进展;介绍了电磁波在光子晶体和弹性波在声子晶体中的传播特性;通过布洛赫定理和平面波展开法,分析了电磁波在正方晶格、三角晶格和特殊结构光子晶体和弹性波在声子晶体中传播过程的色散关系;并详细说明了质量分数检测系统的传感原理;在此基础上,选用带隙较大的背景材料,通过数值模拟,向圆形三角晶格、椭圆形长方晶格光子晶体空气柱内填充质量分数不同的待测液体,研究了光子晶体禁带宽度和液体质量分数的变化关系。同样,在声子晶体空洞内填充不同质量分数的待测液体,研究了声子晶体禁带宽度和待测液体质量分数的变化关系,得出了线性拟合方程和线性拟合率。模拟结果显示,结构参数和待测液体质量分数的改变对能带结构和带隙宽度变化的影响明显,材料的相对折射率(或介电常数)对能带结构和带隙宽度的影响相对较大。