光子晶体作为一种人工微结构材料,因其对光子路径具有很强的调控能力而成为国内外科研工作者的研究热点。近几年,研究非互易波导的传输特性一直都是光子晶体方向中具有非常大的科学应用潜力的研究内容。单向边界态是构成非互易光波导的最重要组成部分。本文在单向边界模式的基础上,研究了正方晶格磁光光子晶体中单向电磁边界模式的同向耦合和反向耦合效应及应用,进一步用类比的方式分析了在Sunflower型准周期磁光光子晶体中单向电磁边界模式的同向耦合和反向耦合效应及对非互易传输的应用。本文所做的主要工作有:1.设计了一种Sunflower型8重准周期磁光光子晶体结构。使用YIG作为介质柱材料,基于具有空气线缺陷状态的二维正方晶格磁光光子晶体的材料和结构参数,通过类比的方式在具有镜像对称性但在直角坐标系中没有平移对称性的Sunflower型准周期YIG磁光光子晶体的结构中构建慢光波导和单向空气波导。在耦合距离为1.5a时可以实现耦合效果最好的慢光波导以及单向空气波导。因该结构具有八重对称性,所以在多个通道上都可以构造出这种线缺陷,实现单向空气波导和慢光波导模式。2.从单向波导的应用出发,在Sunflower型8重准周期磁光光子晶体结构的水平方向和竖直方向分别构造线缺陷,构造了一个由水平波导和竖直波导交叉而成的Sunflower型十字波导模型。通过控制外加偏置磁场的方式,实现了两种基于单向空气波导的应用。第一种是T型分束器,不仅仅实现了电磁波的分束,即电磁波原本应从水平波导的左侧分支传输到水平波导右侧分支的过程中,在水平波导中心处发生了90°转弯并分别向竖直波导的上下两个分支进行单向传输。同时在分束的过程中电磁波的模式也从原本在水平波导左侧分支中的单向空气波导模式转换成了两个反向传输的慢光波导模式。第二种是一种Sunflower型四端口环形器,结构简单,易于集成,隔离度相对较高。在特定频率范围下,隔离度可达到100%,实现四端口环行功能。3.在正方晶格磁光光子晶体模块矩阵中,通过控制外加偏置磁场实现单向空气波导的基础上,构建1×1、2×2、3×3型矩阵模块结构的三种光路分路器。通过将每个模块的外加偏置磁场编码,可以精确控制光的传输路径,用来实现对传输路径的灵活多样的调控。进而采用相同方式精确调控4×4、5×5型n×n型光路矩阵。这种编码调控过程,只需要改变外部磁场来实现,因此在使用直流电提供磁场的情况下,可以通过控制电开关的方式实现编码,即更容易通过计算机编程进行控制。这种方法对精确控制光的传输路径提供了一条新的思路,有助于提高信息传输和处理的速度。