光子晶体的出现及其应用，为人类对光的操控提供了一个全新途径。光子晶体是一种介电常数在空间呈周期排列的新型材料，它可使得一定频段的光波不能在其中传播，从而形成光子带隙。利用这种带隙效应，在光子晶体中引入缺陷即能实现对光子的操纵与控制，就如在半导体材料中对电子的操纵一样。光子晶体器件具有许多传统光学器件无法比拟的优越性质，如尺寸小、性能优越并且易于集成，它们将在全光通信技术中发挥潜在的应用价值。目前，具有不同功能的光子晶体器件已经被广泛研制和应用，它们奠定了光子晶体在新一代光子器件中的重要地位。同时，由于研究的不断深入和新材料的不断涌现，一些具有新型功能的光子晶体器件相继被开发，极大地拓展了光子晶体的应用领域。 本论文针对目前光子晶体研究的新型方向，采用平面波展开法、时域有限差分法、传输矩阵法等理论方法设计了几种具有不同功能的光子晶体器件。首先，我们提出一种表面凹凸结构，并将它附加在光子晶体单波导、光子晶体耦合波导、光子晶体多模波导和具有修饰区域的光子晶体波导等不同类型波导的出口端面，分别获得出射光在水平方向的定向辐射，并比较它们的辐射效率，从辐射机理上分析了入射光分束、结构尺寸大小等因素对定向辐射质量的影响。其次，在研究电磁波传输状态的基础上，设计一种基于异质耦合波导的简易光子晶体开光，并分析开关的实现机制，发现此开关功能受异质耦合波导位置与分布的影响甚小。最后，将近年研究热门的单负材料应用于构建一维光子晶体，并且在此单负材料光子晶体中对称引入不同类型的缺陷层，通过调节不同缺陷层来控制全方向带隙中的单缺陷态和双缺陷态，实现可独立调节的全方向滤波器。