作為一種新的物理概念，光子晶體（Photonic Crustal）的誕生是在1981年，由美國物理學家E. Yablonovitch和加拿大物理學家S. John分別獨立提出這一概念[1-2]。
　　簡言之，光子晶體可以視為電子晶體在光學領(lǐng)域的對應物。在固體物理的研究中，人們發(fā)現(xiàn)電子的波函數(shù)在周期排列的原子形成的周期性勢場中受到約束，決定電子狀態(tài)的薛定諤方程如下：
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　　其中是電子所受到的約束勢能，為周期性函數(shù)。求解方程得到的電子能量E只能去某些區(qū)域里的值；而在其它的區(qū)域，方程無解，即電子的能量不可能落在這些區(qū)域，這種能量的禁區(qū)稱為“電子能量禁帶”。
　　而在電磁場理論中，人們也注意到在介電常數(shù)呈周期性變化的介質(zhì)中，電磁場服從麥克斯韋方程組，為了簡單我們只寫出電場分量：
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　　式中衛(wèi)平均的相對介電常數(shù)，為相對介電常數(shù)隨空間分布周期性變化的部分，C為真空中的光速，是電磁波的頻率，是電磁波的電場分量。同樣在求解方程（2）的時候，方程只有在某些特定的區(qū)間才能取值，在其它的頻率區(qū)域內(nèi)方程無解。即：在介電常數(shù)（折射率）周期性變化的情況下，某些頻率的電磁波將不能在介質(zhì)內(nèi)部存在、是被禁止的。這些被禁止的頻率區(qū)域通常被稱為“光子禁帶”（Photonic Band Gap）,具有光子禁帶的材料被稱為光子晶體。從上面電子情況的對比，我們可以總結(jié)如下規(guī)律：1.折射率變化較大時，光子禁帶的寬度較寬（這一點我們將在后面的部分，進行理論證明）；2.光子晶體折射率變化的空間周期應和光學波長在一個數(shù)量級。
　　對比
　　電子晶體
　　光子晶體
　　方程
　　薛定諤方程，標量方程
　　麥克斯韋方程，矢量方程
　　禁帶的意義
　　某些能量的電子不能在晶體中存在
　　某些能量的光子不能在晶體中存在
　　引起禁帶的原因
　　原子的周期勢壘
　　介質(zhì)折射率的周期變化
　　周期的尺度
　　原子晶格常數(shù)，nm的量級
　　光的波長，羈絆nm的量級
　　引起：“雜質(zhì)”的原因
　　有多余的電子或空穴
　　相比周期性變化的要求，折射率變化不夠或者有所超過
　　表1 電子晶體和光子晶體的異同
　　在空間中制造出具有其電磁波波長尺度下周期排列的介質(zhì)，類比與電子的物質(zhì)波與原子晶格的大小，則電磁波在此宏觀排列的行為將有如電子在晶體中一樣，被此排列周期、空間結(jié)構(gòu)和介質(zhì)的介電常數(shù)來控制，不需要改變物質(zhì)的內(nèi)在化學結(jié)構(gòu)，我們可以在電磁波的波長尺度下設(shè)計并制造出我們想要的光的特性，這種在光波尺度下的人工晶體即為光子晶體。