光子晶体由于其高信息容量、高效率、响应能力极快、互连能力极强等优异性能而被广泛的应用于各个领域，然而，光子晶体是一个刚起步的研究领域，许多问题没有解决，如在理论上光子晶体的能带计算和光子晶体的模型设计以及实验室中光子晶体的制备等。因此本论文通过理论计算与实验制备相结合的方法研究了光子晶体带隙的特性。具体内容如下：　　 (1)首先采用无皂乳液聚合法制各高质量的聚苯乙烯(PS)微球，粒径在200nm左右，采用垂直沉积的方法，成功的制备出了高质量的可见光范围多重异质结构聚苯乙烯光子晶体。所制备的异质结构光子晶体光子质量高，结构上排列规整、不同结构间界面明显，且异质结构光子晶体带隙较单一结构明显拓宽。　　 (2)在实验中采用通过调节pH值控制四氯化钛水解的方法填充聚苯乙烯模板制备反蛋白石结构(Opal)二氧化钛，最佳实验条件为pH=2.0～2.5，填充时间为3小时，热处理温度为500℃。通过这种方法，制备出了填充均匀，结构有序，而且具有明显光子带隙的样品。这种方法不需要特殊的设备，操作容易，也不需要对模板空隙进行多次重复填充，并且不会引入任何有机杂质。该方法首次使用，具有创新性。　　 (3)利用光学传输矩阵法对单一结构光子晶体及异质结构PS光子晶体带隙进行了计算，计算结果与实验结果可以很好吻合，进而利用光学传输矩阵法有效的对反蛋白石结构二氧化钛光子晶体的带隙进行了计算，与实验所获得光学吸收谱可以较好的吻合，并得到了有效的光子晶体带隙的物理模型。该项成果的获得对光子晶体的设计与实验制备有指导意义。　　 (3)通过数值模拟结果与实验所得光学吸收光谱相结合研究了光子晶体的带隙特性。在单一结构光子晶体中，带隙所在光波段随着PS微球粒径的增大而发生红移，带隙宽度随PS微球粒径的增大而增宽。在异质结构光子晶体中，其带隙是各单一结构光子晶体带隙的叠加，这种带隙的叠加与各单一结构光子晶体带隙的叠加顺序无关，且通过这种光子带隙之间的叠加可以明显拓宽异质结构光子晶体的带隙。　　 (4)利用光学传输矩阵法研究光子晶体的带隙特性。随着材料折射率的增大带隙宽度范围明显增大，而且带隙中心波长的位置发生红移；随着组装用微球粒径的增加光子晶体带隙主波长发生红移，带隙波长范围随微球粒径的增加而增大，增加幅度较小；当层数较少时光子带隙带宽较小，随着层数的增加，光子晶体带隙的带宽明显增大，然而当层数增加到一定数量时，光子晶体的带隙不再变化；随着入射角度的增大，带隙中心波长发生蓝移，带隙波长范围减小。　　 (5)通过异质结构光子晶体的物理模型设计了具有特殊光子带隙特性的异质结构光子晶体：利用光子带隙之间的叠加可以设计出具有大带隙的异质结构光子晶体和在特定光波长范围内具有滤波特性的异质结构光子晶体。