光子晶体是一种介电常数在空间周期变化的人造晶体,其最基本的特征是具有光子禁带。光子晶体的发现,为控制光和电磁波传播提供了一个全新的途径,由于其与传统的光、电磁材料有着截然不同的功能特点和优势,使得它在下一代光通信系统中将有广阔的应用前景。随着空间光通信技术的发展,对通信设备有着越来越迫切的小型化的要求。将光子晶体应用在空间光通信设备中,可以有效地满足其小型化的要求。本文利用平面波展开法、时域有限差分法、传输矩阵法详细分析了光子晶体的特性,针对其在空间光通信中的应用做了研究,主要内容为:首先计算了一维多元周期结构的HML结构一维光子晶体态密度,与使用TMM方法计算出的透过谱做了一个比较,得到了透过谱与态密度带隙之间存在着一一对应的关系的结论。针对空间光通信使用的波长λ= 860nm设计了一个全反射镜,并对全反射镜的结构做了优化设计。随后使用平面波展开法着重研究的二维光子晶体的带隙,在MATLAB环境下编写了通用的二维光子晶体带隙结构计算程序,研究了不同晶格结构、填充率和介电常数比对带隙的影响。分析了二维光子晶体的缺陷模式,得到其在点缺陷和线缺陷下的带隙结构。最后对光子晶体自准直现象做了研究,利用能带图和等频线对二维光子晶体自准直做了优化设计,从等频线得到来了最大平坦半宽和它所在的位置。分析了最大平坦半宽与填充率P_f、介电常数比ε_b/ε_a之间的关系,并做了优化设计。最后使用GaAs做了针对空间光通信常使用波长λ= 860nm的自准直优化设计。