随着光通信技术的快速发展,全光通信网络的发展优势越来越明显,光子晶体作为一种人工材料在研究中取得了长足的发展。由于光子晶体特殊的周期性结构,使得晶体内部运动的电子受到布拉格散射,因此产生光子带隙特性和光子局域特性。全光逻辑门在全光通信网络中能够进行快速信息处理和全光计算,提高了全光网络通信传输的高效性和可靠性。利用光子晶体带隙特性和光子局域特性,设计出更加性能优越的光子晶体全光逻辑门器件,将会提高逻辑门结构的判断效率,使得光学集成密集度更高,应用更加广泛,促进全光通信网络的快速发展。本文首先对全光逻辑门的发展和研究现状做了介绍,由于目前现有类型的全光逻辑门尺寸较大,结构复杂,存在很多的缺点,而本文采用光子晶体材料可以大大降低结构的复杂性。其次对本文研究光子晶体的两种理论方法,平面波展开法和有限时域差分法分别做了分析介绍。然后研究了光子带隙形成的影响因素,通过模拟仿真得出晶格类型、介质柱形状、介质填充率和相对折射率是光子带隙的主要影响因素,同时深入研究了不同影响因素下光子带隙的形成机制。最后在光子带隙的特性基础上,设计了基于二维光子晶体环形谐振器的全光非门和或非门逻辑结构,通过选取正方形晶格圆形介质柱光子晶体结构,合理的晶格常数、介质柱半径和折射率大小,运用平面波展开法得到二维光子晶体结构TE偏振下的带隙结构,用有限时域差分法分析了各逻辑门器件在不同输入逻辑条件下的相应的电场稳态分布图和透射率图。结果表明本文设计出的结构能够实现相应的逻辑功能,选取的光子带隙参数合理,并且对比度高,具有较高的消光比,各逻辑门的响应周期短,结构尺寸小,易于光学器件集成。通过该设计研究可以说明光子晶体在光学器件中应用将会很广泛,研究潜力很大,在未来基于光子晶体的器件将会得到充分的应用。