自准直效应是近年来在光子晶体中发现的新特性。它可以使光束克服衍射发散效应直线传播，而且具有低成本、高集成度的工艺优势，在光互连、光集成等方面具有广阔的应用前景。利用有限时域差分算法和平面波展开法，我们对二维光子晶体自准直效应进行了研究，并设计了基于自准直效应的二维光子晶体偏振分束器和F-P谐振腔激光器。本文的创新工作主要体现在以下两个方面：(一)发展了自准直效应在光子晶体器件中的应用：(二)探讨了非线性效应对自准直光束的作用。文章内容涉及以下几个方面：1．介绍了光子晶体在现代通信系统中的应用以及国内外的研究进展。2．详细介绍了两种数值实验方法：有限时域差分法和平面波展开法。3．讨论了光子晶体中自准直光束在相位分布，能流分布以及光束宽度的特点；其次，发现在光子晶体F-P谐振腔中，自准直光束具有非线性调频等特点。4．设计了基于自准直效应的二维光子晶体偏振分束器，在90nm工作波长范围可以实现45°的偏振分束，分束比可达近20dB。5．设计了基于自准直效应的二维光子晶体Febry-Perot腔激光器，在自准直频率范围可以实现激光的激射，而且在非线性作用下，可以实现非线性调频激光器。