随着现代社会信息化的飞速发展,传统电子通信的频带资源紧张、电磁环境恶劣等问题日益突出,已经无法满足现代通信的需求。光子晶体的概念被提出后,迅速受到科学工作者的青睐,因为光子晶体器件具有集成度高、抗干扰等优势,不但解决了电子通信面临的瓶颈,而且开辟了全新的光通信领域。本文以光子晶体滤波器为课题,研究设计了二维光子晶体四通道滤波器,对光子晶体理论及其基本特性、光子晶体器件及其性能参数进行了详细的分析研究。首先,本文对光子晶体滤波器的发展历史,以及国内外研究现状进行了总结,并且对光子晶体的概念、基本特性、应用领域和制备工艺进行了细致的描述,为后文的分析研究提供了坚实的基础。其次,研究了光子晶体的数值分析方法,包括平面波展开法、时域有限差分法和传输矩阵法。针对二维无缺陷光子晶体,分析了其产生光子禁带的三个影响因素,表明光子晶体的晶格排布、缺陷介质柱半径和折射率都会对无缺陷光子晶体的能带分布产生明显影响。在完整光子晶体中分别引入点缺陷、线缺陷和环形缺陷,依次分析了点缺陷微腔的谐振曲线与缺陷介质柱半径的关系、线缺陷波导的透射谱及其传输特性、环形谐振腔的谐振特性。最后,以二维光子晶体滤波器为设计对象,基于对光子晶体点微腔和环形腔耦合选频特性的分析,通过优化设计器件布局、设置器件参数,不仅使二维光子晶体四通道滤波器具有较高的耦合效率,而且实现了窄带滤波。并且,本文采用一个环形腔搭配两个微腔的结构形式,有效利用了环形腔多模的特性,显著减小了器件的物理尺寸。