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自从光子晶体的概念提出以来，人们利用光子晶体的光子带隙、异常色散等特殊性质，实现了对光子传播行为的操纵，为研究和制作微纳光子元器件提供了极好的平台。本学位论文主要研究环形光子晶体以及低对称蜂窝晶格光子晶体等这类特殊结构的新颖光学特性，基于此设计出特殊功能光子器件，并探讨了高精度微纳光子结构的制备方法，为光子晶体在光子集成领域的应用研究提供了理论与实验参考。具体研究内容与结果如下: (1)基于环形光子晶体和二维低对称蜂窝晶格光子晶体的完全带隙特性，设计了低色散、偏振无关慢光波导和单模、偏振无关带隙波导。理论计算结果表明，在以硅为背景材料的二维空气环光子晶体波导中，实现了工作带宽为0.1％、群折射率为50的偏振无关慢光;在SOI基二维低对称蜂窝晶格光子晶体波导中，偏振无关波导工作带宽约为2％，且在归一化频率0.356-0.3585(2πc/a)范围内，TE与TM偏振导模的群折射率分别小于9和5，其波导透射率都大于80％。 (2)研究了以纯电介质为背景材料的空气环光子晶体的偏振无关自准直效应和偏振无关亚波长成像特性。结果表明，空气环的最小内外半径比是决定偏振无关自准直能否出现的重要因素，并且随着外半径的增大而逐渐增加;当空气环的内外半径比固定时，拥有更大外半径的环形光子晶体可以获得更宽工作带宽的偏振无关自准直;TE与TM偏振点光源分别入射7层空气环厚度的光子晶体平板时，在平板另一侧均出现半高宽小于0.5λ的像点，且像点位置相近; TE偏振的成像主要是负折射效应引起的，且像点与透镜的距离随着光源与透镜距离的增大而减小;而TM偏振的成像机理则完全不同，由于部分能带效应，光源能量在光子晶体平板中将进行分流，经平板后形成独立像点，这些独立像点干涉相长而形成最终的聚焦效果。 (3)设计了一种基于环形光子晶体负折射效应的新型偏振分束器。该偏振分束器是带有减反层的楔形平板结构。计算结果显示，分束器在180-260范围内具有可控的工作入射角，并且在0.279-0.287(2πc/a)频率带宽内，TE偏振与TM偏振光束的透射率都高于90％。 (4)通过对利用电子束曝光与感应耦合等离子体设备制备光子微纳结构过程中的各参数进行优化，制备得到了结构精细的SOI基二维低对称蜂窝晶格光子晶体(HPC)样品，并对其透射谱进行了光学测量。测量结果表明，与完整HPC相比，HPC波导的TE与TM偏振透射率提高了20dB以上，说明HPC波导具有良好的偏振无关光传输特性，为制备结构精细的光子微纳结构提供了实验参考。