光子晶体是目前炙手可热的新型光学材料,它具有类似于半导体电子禁带的“光子带隙”和“光子局域”特性,让人们操作和控制光子的梦想成真。光子晶体理论自提出以来获得广泛关注,相关理论研究和实验进展迅速,目前光子晶体光纤等光子晶体器件已经应用到光通信领域,相信在不久的将来,光子晶体技术的发展将对信息通讯业产生深远的影响。时域有限差分法(FDTD)是一种求解电磁波的数值方法,它在时域上对麦克斯韦方程组差分形式求解,可以模拟从一维到三维任意几何形状结构电磁场分布。FDTD在电磁学领域得到广泛应用,是目前研究光子晶体常用的方法。本文使用时域有限差分法(FDTD)和完美匹配层(PML)边界条件,以TM模为研究对象,首先对自由空间中传播的光波(脉冲、正弦波)进行仿真,观察到PML层对光波的吸收效果较好;接着以二维正方晶格圆介质柱为研究对象,模拟了光波在完整光子晶体和各种缺陷态光子晶体波导中传播,仿真结果印证光子晶体具有带隙特性和光子局域特性。进一步建立透射谱计算模型,计算了完整光子晶体和缺陷态光子晶体波导的透射谱,计算结果与文献相符。最后,对光子晶体微腔、耦合器和分频器等光子晶体器件进行仿真计算,并且设计了一种新型的光子晶体滤波器结构,实验结果表明,当在线型缺陷光子晶体波导中引入对称微腔结构后,某些沿缺陷传播的光波将被局限在结构内,无法继续传播。