光子晶体通常是指由不同折射率的电介质按照一定规律周期性排列而成的材料。光子晶体按照折射率周期性排列的方向不同,可以分为一维光子晶体,二维光子晶体和三维光子晶体。折射率的周期性排列使光子晶体拥有光子带隙特性,处于光子带隙内的光不能通过光子晶体结构。凭借光子带隙这一特性,光子晶体被应用于光学器件的设计研究与生产制造中,例如传感器,光开关,滤波器,光源等。其中,光子晶体传感器具有小结构尺寸,小模式体积,易于集成复用等优势,近年来被广泛地应用于各种领域的传感研究中。随着近年来传感器应用场景的复杂化,传感器的性能提升和同时传感多个参量已经成为了现阶段传感器研究需要攻克的难题。本论文通过将连续光模式和被局域的光模式进行耦合,得到了法诺谐振线型的透射,在双参量洛伦兹谐振传感的基础上进一步提高了光子晶体传感器的探测精度并减小了结构尺寸。本论文研究的传感器结构基于一维光子晶体纳米束谐振腔结构和二维光子晶体平板结构。论文的主要内容包括:第一,本论文分析了光子晶体传感和法诺谐振的特性,并研究了一般双参量传感器对温度和折射率同时检测时的求解条件。光子晶体传感主要利用光子带隙特性,通过在完美光子晶体中设计出点缺陷和线缺陷结构,在光子带隙中设计出谐振模式,利用该谐振模式对周围环境的变化进行传感。法诺谐振由离散态和连续态(或者窄离散态和宽离散态)耦合而成。耦合后,将在原本窄离散态的基础上进一步缩小谐振峰的半高全宽,从而提高传感性能。双参量同时传感要求得到一个行列式不为0的传感矩阵,矩阵内的元素为待测量的灵敏度,通过对矩阵求逆并和谐振峰偏移量相运算可以得到待测量的变化量。第二,本论文针对法诺谐振在一维光子晶体纳米束谐振腔的双参量传感应用进行了研究,设计了三种结构,分别为:单腔双模一维光子晶体纳米束谐振腔传感器,双腔双模一维光子晶体纳米束谐振腔传感器和三腔双模一维光子晶体纳米束谐振腔传感器。在单腔双模一维光子晶体纳米束谐振腔传感器研究当中,本论文介绍了纳米束谐振腔的设计方法,研究了结构的传感性能指标,并分析了折射率和温度双参量同时传感的性能。之后本论文分析了传感效果不太理想的原因,提出了相应解决方案。为了解决单腔双模传感器存在的问题,本论文设计了双腔双模传感器和三腔双模传感器。在双腔双模一维光子晶体纳米束谐振腔传感器研究中,本论文简化了谐振腔的设计,分析了结构的各传感性能指标,并分析了折射率和温度双参量同时传感的性能。相较于单腔双模传感器,双腔双模传感器的结构设计难度降低且传感性能有所提升。在三腔双模一维光子晶体纳米束谐振腔传感器研究当中,本论文对三腔耦合模型进行了建模并推导了结构的透射公式,为追求更好的传感性能,进一步优化了谐振腔的设计,并分析了折射率和温度双参量同时传感的性能。相较于单腔双模传感器和双腔双模传感器,三腔双模传感器的传感性能和双参量同时检测的准确度有所提升。第三,本论文针对法诺谐振在二维光子晶体平板传感器中的应用进行了研究。在光源垂直入射的情形下,分别设计了一种基于法诺谐振的单板二维光子晶体平板结构和基于法诺谐振的双板二维光子晶体平板结构。在单板二维光子晶体平板结构研究当中,本论文设计并优化了单板结构,研究了结构传感性能和结构参数之间的关系,并分析了折射率和温度双参量同时传感的性能。在双板二维光子晶体平板结构研究当中,双参量传感参数调整为待检测物的折射率和分子大小,检测目的为初步判定待检测物的分子种类。研究过程中,设计并优化了双板结构,并利用三个谐振峰在不同大小分子检测物情形下的不同表现,可以区分出待检测物质的分子大小,结合中间谐振峰测量出的物质折射率可以初步判定分子的种类。本论文所设计的一维光子晶体纳米束谐振腔双参量传感器和二维光子晶体平板传感器实现了在液体环境下的折射率与温度的同时传感。这五种传感器为液体环境下的生化传感器设计提供了研究思路,并为片上无标签检测系统的研究提供了基础。