近年来，包括量子计算，量子通信和量子计量在内的量子信息处理的研究得到了广泛的关注和快速的发展。量子信息处理的最终目标是实现量子光学网络。量子光学网络由节点和通道组成，节点用来操纵、存储量子态，而通道负责信息的传递。信息在节点之间的传递首先需要实现量子态在不同物理体系之间的相互转换，这可以通过光子与量子体系之间的相互作用完成。而且光子作为信息的载体具有传输速度快，能量损耗小等优点，有利于实现信息在节点之间的传递。腔量子电动力学体系可以实现光与物质之间的强相互作用，是目前非常有潜力的处理量子信息的平台之一。实现光场与诸如量子点等辐射体之间的强相互作用需要把光束缚在一个很小的体积内，因此各种类型的光学微腔被设计出来，比如:微柱、微盘、光子晶体微腔等，不同类型的微腔各有其优缺点。近些年来，由于微加工技术的发展，微腔的品质因子逐渐地被提高。光子晶体微腔有很高的品质因子和很小的模式体积，可以很好地把光子束缚在微腔中完成量子态的转换。而且光子晶体微腔可以方便地与光子晶体波导耦合，利于实现量子光学网络。鉴于此，本文致力于研究光子晶体微腔的设计以及其与光子晶体波导的耦合。内容安排如下:　　第一章简要回顾了光子晶体概念的提出及发展，介绍了光子晶体能带结构及其物理意义，并给出了二维平板光子晶体波导与微腔设计的一般例子。　　第二章对电磁学进行了一个简单回顾，介绍了时域有限差分方法的基本思想，简单介绍了本文主要使用的计算软件Meep的特点并给出其应用举例。　　第三章简单回顾了量子点与微腔耦合的腔量子电动力学，介绍了二维平板光子晶体H1微腔结构及其偏振正交的简并基态模式，指出可以通过单量子点与H1微腔简并基态模式的耦合生成纠缠光子对。重点研究了偶极子光源位置及其偏振对激发H1微腔模式的影响。　　第四章回顾了纳米光子学体系中法诺共振的实现，及其在各种光子学器件中的应用，设计了一个二维平板光子晶体微腔-波导耦合结构以实现传输谱的法诺不对称线型，然后在微腔中引进增益介质，使得法诺共振的不对称线型更加陡峭，并提高了传输率，提升了该耦合体系在光开关和光探测等器件中应用的功能。　　第五章介绍了量子光学网络的基本概念及各种光子晶体微腔与微腔、微腔与波导的耦合结构，设计了光子晶体光学分子与波导的耦合结构，实现了用一个波导激发光学分子使得能量在两个微腔间完全震荡，并且这种震荡信息可以通过另外一个波导读出。　　第六章我们对本文的研究背景、研究内容及其意义、研究创新点做了总结，并对未来工作进行了展望。