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三维光子晶体在空间的三个维度上都交替分布，，在这三个维度上都存在光子带隙，具有光子晶体全部特性，可以更好地控制电磁波传播。但是三维光子晶体结构复杂，难以计算仿真，且至今没有成熟的制备工艺，难以付诸实际应用。 不同光子晶体的制备方法也不相同，一维光子晶体类似一种多层膜结构，其主要制备方法包括真空镀膜技术和溶胶凝胶技术。二维光子晶体排列方式一般为四边形或三角形点阵，典型结构有介质柱型和空气孔型，目前较成熟的制备方法包括刻蚀法、外延生长法和微影法。微影技术是当前应用较为广泛的技术之一，包括原子力显微术微影、雷射直写影、雷射干涉微影等。原子力显微术微影只能制备二维光子晶体，但其制作自由度最大，在制备复杂结构的光子晶体时具有优势。雷射直接微影能实现快速扫描，对材料和环境的适应性较好。缺点在于无法制微小备结构，故而经常将其与原子力显微术微影互补使用。雷射干涉微影适用于三维光子晶体的制备，但难以引入缺陷。三维光子晶体的制备方法还有刻蚀技术和精密机械加工，其中精密机械加工只能制备微波段光子晶体。