随着信息技术的飞速发展,全光传输显著提升了通信网容量,但是在信息交换处理环节的光-电转换使得交换速率和容量难能满足承载网络要求,为此全光交换成为学术界亟待解决的难题。光子晶体作为一种介电常数周期性分布的人工微结构,具备光子禁带和局域态两大特性,它能束缚光子在其内部的传输路径,同时借助于多种非线性光学效应,可以完成诸如窄带滤波、上下路交换等信息处理动作。文中结合二维光子晶体的基本特性,概要性地分析了缺陷波导以及缺陷微腔结构的物理属性。同时,侧边耦合方式全光开关的特性研究是本文的重点,该结构具有消光比高、交换粒度小等多重优点,是一种理想的全光开关阵列基本处理单元。文中的主要内容以及研究成果可简述为如下几个方面:首先,我们简单介绍了光子晶体的基本结构、光子禁带和局域态特性,以及较为成熟的制备工艺,并综合分析了全光开关的多种实现方法。其次,结合光子晶体的电磁理论知识,介绍了时域有限差分法的三大核心要素:差分格式、解值的稳定性以及边界吸收条件。接下来,我们详细研究了二维光子晶体禁带分布特征、导模优化手段、缺陷微腔的谐振模式以及波导与微腔间常采用的两种耦合方式,及其相应的系统频谱特性。在侧边耦合结构中,因为波导与空气界面模式的失配,致使缺陷波导等同于一个F-P腔,等效F-P微腔和侧边谐振微腔的相互作用类似于Fano共振原理,从而使得系统响应频谱出现对称性破缺现象,在第四章中,我们研究了形成这种不对称性的物理机制,推导出适用于此类模型频谱分析的数值公式。理论预测数据和仿真实验吻合良好,进一步佐证了文中研究思路的合理性。双稳态全光开关是目前学术界广泛研究的基本交换单元,开光能量和响应时间是其核心性能参数,所以在接下来的章节我们研究了在采用外泵浦的方式下,激励光源功率的阈值条件以及泵浦时间阈值。结果表明,在采用单频连续波作为泵浦因子时,对应于双稳区间内的不同信号光功率,只有在激励光源功率满足一定阈值条件时,才能完成双稳状态的切换动作;而在信号光功率一定的前提下,继续增加激励光源功率值,所需的泵浦时间逐渐减小,且与激励光源功率成近似的反比关系,该结论能够很好地应用于指导侧边耦合全光开关的性能参数优化工作。