光子晶体具有独特的调节光子传播状态的功能，在以集成光子器件为基础的光通讯和光信息处理领域具有广阔的应用前景，基于光子晶体的光子器件逐渐成为目前光子晶体和材料领域的研究热点。利用非线性光子晶体的可调带隙特性，可以实现对光束传输过程的“开”、“关”控制作用，成为实现全光开关的重要基础。利用通常的非线性光学材料实现的光子晶体全光开关，所需的泵浦功率很高，严重制约着光子晶体全光开关的实际应用。因此如何实现低功率、超快速光子晶体全光开关就成为本文研究的重点课题。　　 论文综述了非线性光学材料的研究状况，为了得到优秀的三阶非线性光学材料，我们提出利用复合材料来获得较大的非线性光学系数和超快速非线性时间响应。制备出激光染料/聚苯乙烯复合材料和银纳米颗粒/聚合物复合材料。利用这两种复合材料设计和制备出高品质的二维非线性光子晶体，并对复合材料光子晶体的光子能隙特性和光子局域特性进行了测量和表征。　　 利用激光染料/聚苯乙烯复合材料非线性光子晶体，实现了超快速低功率全光开关：　　 IR140/聚苯乙烯复合材料：在800nm激光近共振激发条件下，IR140/聚苯乙烯复合材料的非线性折射率达到了10-9esu的量级。利用IR140/聚苯乙烯复合材料实现的光子晶体全光开关，泵浦光强降低到41.7 MW/cm2，开关效率达到了60％，响应时间达到了皮秒量级。　　 C153/聚苯乙烯复合材料：在400nm激光近共振激发条件下，C153/聚苯乙烯复合材料的非线性折射率达到10-7esu，比非共振激发聚苯乙烯的非线性折射率大四个数量级。利用C153/聚苯乙烯复合材料实现了光子晶体全光开关，泵浦光强从GW/cm2的量级降低到110 KW/cm2，将光开关的泵浦功率降低了四个数量级；利用C153分子和聚苯乙烯分子间的快速电荷转移过程，实现了1.2皮秒的超快速光开关响应时间；开关效率达到了80％，实现了超快速、低功率和高开关效率的光子晶体全光开关。这项工作被国际权威期刊Nature Photonics、NatureChina网站、Nature Asia Materials网站以及英国物理学会网站Optics.Org所评述。　　 利用银纳米颗粒/聚合物复合材料非线性光子晶体，实现了低功率全光开关：　　 银纳米颗粒/MEH—PPV复合材料：在400nm激光共振激发条件下，银纳米颗粒/MEH—PPV复合材料的三阶非线性极化率达到了10-6 esu。利用银纳米颗粒/MEH—PPV复合材料实现的光子晶体全光开关，泵浦光强降低到0.2 MW/cm2，利用MEH—PPV分子和银纳米颗粒之间的能量转移过程，实现了35 ps的超快速光开关响应时间，开关效率达到60％。　　 银纳米颗粒/聚苯乙烯复合材料：在400nm激光共振激发条件下，利用银纳米颗粒/聚苯乙烯复合材料实现的全光开关，其泵浦光强为1.02 MW/cm2，时间响应达到了5ps，开关效率达到60％。银纳米颗粒/聚合物复合材料光子晶体光开关的工作被Nanomaterials World期刊和美国科技新闻网站PhysOrg.Com网站所评述。　　 另外，我们还开展了光通讯波段可调双频光子晶体滤波器的研究。设计出一种Ce：BaTiO3双频光子晶体滤波器，理论模拟发现，在1.86 GW/cm2泵浦光强作用下，滤波频率的连续可调范围达到108nm；研究了空气孔位置和孔半径无序对滤波特性的影响，发现10％的无序不会对光子带隙的结构和滤波特性造成严重的影响，仍然可以实现高品质的可调谐光子晶体滤波器。