光子晶体最主要的特性是具有光子带隙,频率处于带隙内的光或电磁波的传输被严格禁止。光子晶体的性能是由其光子能带结构决定的,而光子能带结构取决于组份材料（介电常数）和光子晶体的空间结构。组成一维光子晶体的组份材料通常是两种不同的介电材料,这两种材料一旦确定,光子晶体的性能就主要靠其结构设计来调节和控制。本论文以实验制备的组份膜的光学常数为依据,研究不同结构光子晶体的光子能带结构。为了拓宽光子带隙,着重研究这些一维光子晶体的带隙与结构的关系。首先,采用射频磁控溅射方法在玻璃基片上制备TiO₂和SiO₂单层膜,利用透射谱包络线法研究薄膜的光学常数,经拟合得到薄膜光学常数对波长的色散关系,并将反演计算得到透射谱与实验测试结果进行对比,二者吻合,从而验证了拟合结果的正确性,为结构设计提供了准确的材料光学性能参数。其次,以TiO₂和SiO₂为组份材料分别设计了周期结构、缺陷结构,以及由二者构成的“异质”结构一维光子晶体。利用传输矩阵方法,从理论上研究这些一维光子晶体的带隙特征。在周期结构中考察了膜层厚度、结构重复数、入射角度等对带隙性能的影响。缺陷层在光子带隙里引起缺陷模,缺陷模的个数跟结构内缺陷层个数相同,而且缺陷数目增多会使原带隙边缘向两边扩展。通过将周期结构跟缺陷结构合理地组合成“异质结构”,利用能带叠加,使得周期结构的带隙去补偿缺陷结构的缺陷模态,可以获得增宽的光子带隙;研究还发现,这种具有宽带隙的“异质结构”可以通过结构优化使总层数（厚度）大大减少,而其带隙宽度基本保持不变。第三,利用射频磁控溅射设备,通过逐层沉积的方法,制备出多种一维光子晶体样品,测试它们的光学性能,实验结果与理论计算结果一致,从而验证了理论研究的结果。