為了能夠在實驗室中制備出光子晶體，我們首先要對不同結構的光學禁帶進行模擬計算。現有的理論計算方法一般采用平面波法（plane wave method）、轉移矩陣法(transfer matrix techniques)、有限時域差分法(diffraction grating mathod)、超原胞方法(supercell method)等等。

平面波法——這是傳統的計算電子能量近代的方法，它可以直接給出光子禁帶結構。其基本的思想就是：將電磁波和隨空間變化的介電常數得到數在倒格矢空間以平面波的形式疊加展開，于是將麥克斯韋方程組化成一個本征方程。求解它的本征值便得到了傳播的光子的本征頻率。由于這種方法需要先用bloch定律確定本征值，所以當材料的折射率分布的周期性保持比較好時，這種方法還是很有效的。但是在一些復雜的體系中，如有缺陷的時候，需要大量的平面波，而這可能因為計算能力的限制難以得到是準確解釋，甚至因為在展開中出現發散而得不到解。1990年，光子晶體的研究才剛剛起步，美國埃荷花大學的何啟明領導的一個研究小組首次成功地預言了在一種具有金剛石結構的三維光子晶體中存在完整的光子禁帶。他們當時采用的理論計算方法就是平面波展開。

轉移矩陣方法——將是空間分割成許多格點（一維模型則為層），通過轉移矩陣表示一個格點的場強和周期相鄰格點場強之間的關系，這樣可以利用麥克斯韋方程組將電磁場從一個初始位置外推到整個光子晶體空間。于是，解麥克斯韋方程組變成了求解本征值的問題。這種方法對各種各樣的一維體系，尤其是介電常數隨頻率變化的結構特別有效，精確度非常好，并且可以同時計算色散曲線、投射率和反射率。所計算的結果可以直接和實驗相比較。但是用這種方法計算光子禁帶的結構就比較困難。