作为一种新的物理概念，光子晶体（Photonic Crustal）的诞生是在1981年，由美国物理学家E. Yablonovitch和加拿大物理学家S. John分别独立提出这一概念[1-2]。
简言之，光子晶体可以视为电子晶体在光学领域的对应物。在固体物理的研究中，人们发现电子的波函数在周期排列的原子形成的周期性势场中受到约束，决定电子状态的薛定谔方程如下：
（1）
其中
是电子所受到的约束势能，为周期性函数。求解方程得到的电子能量E只能去某些区域里的值；而在其它的区域，方程无解，即电子的能量不可能落在这些区域，这种能量的禁区称为“电子能量禁带”。
而在电磁场理论中，人们也注意到在介电常数呈周期性变化的介质中，电磁场服从麦克斯韦方程组，为了简单我们只写出电场分量：
（2）
式中
卫平均的相对介电常数，
为相对介电常数随空间分布周期性变化的部分，C为真空中的光速，
是电磁波的频率，
是电磁波的电场分量。同样在求解方程（2）的时候，方程只有在某些特定的区间才能取值，在其它的频率区域内方程无解。即：在介电常数（折射率）周期性变化的情况下，某些频率的电磁波将不能在介质内部存在、是被禁止的。这些被禁止的频率区域通常被称为“光子禁带”（Photonic Band Gap）,具有光子禁带的材料被称为光子晶体。从上面电子情况的对比，我们可以总结如下规律：1.折射率变化较大时，光子禁带的宽度较宽（这一点我们将在后面的部分，进行理论证明）；2.光子晶体折射率变化的空间周期应和光学波长在一个数量级。
对比 | 电子晶体 | 光子晶体 |
方程 | 薛定谔方程，标量方程 | 麦克斯韦方程，矢量方程 |
禁带的意义 | 某些能量的电子不能在晶体中存在 | 某些能量的光子不能在晶体中存在 |
引起禁带的原因 | 原子的周期势垒 | 介质折射率的周期变化 |
周期的尺度 | 原子晶格常数，nm的量级 | 光的波长，羁绊nm的量级 |
引起：“杂质”的原因 | 有多余的电子或空穴 | 相比周期性变化的要求，折射率变化不够或者有所超过 |
表1 电子晶体和光子晶体的异同
在空间中制造出具有其电磁波波长尺度下周期排列的介质，类比与电子的物质波与原子晶格的大小，则电磁波在此宏观排列的行为將有如电子在晶体中一样，被此排列周期、空间结构和介质的介电常数来控制，不需要改变物质的內在化学结构，我们可以在电磁波的波长尺度下设计并制造出我们想要的光的特性，这种在光波尺度下的人工晶体即为光子晶体。
