光子晶体是20世纪八十年代由Yablonovitch和John各自独立提出的新概念和新材料。它最基本的特征是具有“光子带隙”,由于带隙中不存在任何态,因此频率落在带隙中的电磁波是禁止传播的。另外,由于光子带隙的存在带来众多新的物理特性,被广泛的应用于制作全新原理的高性能光器件之中。相比传统的电子器件,光子晶体光器件具有效率高、体积小、速度更快等特点。同时,它也为光子集成、空间光电技术以及全光通信等现代高新技术提供了新材料。由于其潜在的巨大实用价值,吸引了大批物理和材料领域的学者,目前国内外光子晶体的研究呈现出欣欣向荣的局面。随着制备瓶颈的突破,光子晶体必将引发新世纪一场光子技术革命。本论文的主要研究内容如下：1.光子晶体除具有光子带隙这个最根本的特征外,另一个主要特征便是具有光子局域特性。利用缺陷态光子晶体的光子局域和谐振特性来制作的微谐振腔可以具有很高的品质因子。基于此,我们系统介绍了微谐振腔的基本概念及性质,制作及用途。同时,利用时域有限差分法模拟和计算了光波在谐振腔中的传输行为及透射率,也给出了提高微谐振腔品质因子的一些方法。2.在二维光子晶体中,基于光子禁带设计了一种超微波分复用器结构,该结构包括两种不同类型的晶格结构,这种结构能将1310nm与1490nm进行分离。除此之外,如果我们改变材料参数,它同样可以用来分离1310nm与1550nm这两种波长。整个器件的尺寸不超过12.5μm×12.5μmm。时域有限差分法计算结果表明：透射效率超过97%。3.基于光波在光子晶体谐振腔中的传播特性,利用时域有限差分法,提出并分析了一种新型的超微光子晶体偏振光分束器。它主要利用光波的两偏振态对应谐振腔的共振频率不同的原理,并通过晶格的整体形变来构建高品质因子的谐振腔达到高效分离两模式的目的。通过对该结构的三角晶格光子晶体分束器的数值计算与模拟结果表明,该设计具有结构紧凑,可以实现TE模和TM模的高效分离,两种偏振光在波长1.55μm附近透射率都达到99%以上。并且该结构的尺寸仅为15,μm×13μm,这些特性都使其在将来的集成光回路中有着潜在的应用前景。4.研究及分析了光波在分束结构中的传播行为和特性,发现当增大波导邻近两侧空气孔半径时,能形成完全光子禁带范围内某一频率光波单一偏振态的传播,基于此原理提出了一种全新结构的偏振光分束器,计算与模拟结构表明,该结构可以实现TE模与TM模高效大角度分离。器件尺寸不超过17.6μm×9.8μm,在集成光回路中无疑有着很大的应用潜力。