本文主要包括两个方面内容:1、采用完整耦合参数的紧束缚理论和基于有限时域差分技术(FDTD)的数值模拟方法研究光子晶体多缺陷线性耦合特性;2、研究非线性光子晶体缺陷耦合的器件应用,主要是构建非对称缺陷对(Defect Pair)的耦合结构,研究如何获得具有高透射对比度和高正向透射率的全光二极管。　　通常采用含两个耦合参数的紧束缚近似,就能很好地描述光子晶体缺陷因耦合而导致的共振频率分裂.然而,缺陷耦合造成的共振频率移动,即包含奇数个缺陷的耦合结构的中央共振频率位置与原来单缺陷时的共振频率位置存在的差异,则只有采用含有完整耦合参数的严格紧束缚方法才能正确描述.根据耦合参数与共振频率的关系,我们利用三缺陷耦合系统的模拟计算结果确定了所有三个耦合参数的具体值,从而在理论上能够预言由任意个缺陷构成的耦合系统的共振频率的移动和分裂.理论预言与基于FDTD的数值计算完全相符.进一步地,我们研究了不同缺陷半径和不同耦合距离情况下耦合结构的线性透射特性。　　缺陷耦合最重要应用就是构建超小尺寸和具有优良特性的光电子器件。基于二维FDTD数值模拟方法,研究具有Kerr非线性的非对称光子晶体缺陷对的单向透射行为,期望能够构建具有超快响应特性和高效率的全关二极管。研究发现,用具有一定错开共振频率的非对称缺陷对所构建的全关二极管,其透射对比度与单缺陷二极管结构相比有显著的提高,同时最大透射率也比对称类结构的二极管有所提高。我们认为,效率提高的原因主要是由于结构包含了不同极性的缺陷类型,它们对于激励场的非线性响应不同,以及非对称性结构耦合程度对于入射方向的依赖性。另外,我们还研究了包含有三个非对称限制缺陷的全光二极管模型,发现通过适当调节缺陷的耦合距离,耦合结构可以获得比二缺陷结构高一个量级的最大透射对比度。