片上光传输的控制对于全光信息处理具有重要意义。全光二极管的非互易传输可以实现光在一个方向上的低损耗传输而抑制相反方向的光传输,在构建全光网络、提升光信息处理技术等方面发挥着重要作用。理想的光二极管应在保证单向导通的同时尽可能的提高其传输对比度（定义为在相同条件下的正向和反向入射信号的透射强度比）,增大工作带宽和单向透射率,以不断提升其应用性能。另一方面,为了提高全光网络中对信息处理的效率,有时我们希望光二极管的导通方向可以实现受控反转的功能,然而当前实现它的物理机制还很少,而且其可控反转只能针对不同频段的信号光,往往需要重新调节入射功率,这种实现机制过于复杂不利于实际应用。针对这些问题,我们基于单个非线性微腔与慢光波导的非对称侧边耦合结构,设计新型光二极管,实现了较大的传输对比度(Cmax=167)和较高的单向透射率（大于70%）,并且提出一种更有效的方法实现光二极管对于同一信号光导通方向的受控反转的功能。第一章我们简单介绍了光子晶体的基本结构、重要特性及其实际应用,阐述了光非互易传输的实现机制和研究现状,最后概述光子晶体波导中的慢光效应及其相关发展。第二章介绍了用于研究光子晶体能带结构和光传输特性的两个常用理论方法:平面波展开法和时域有限差分法。第三章基于时域耦合模理论对微腔-波导的两种耦合结构（直接耦合和侧边耦合）进行线性和非线性层面的描述分析,设计实现光二极管的结构模型:基于光子晶体的慢光槽型波导-微腔非对称侧边耦合结构,研究槽波导的宽度变化对波导慢光效应的影响以及对系统透射谱的影响,从而对结构进行优化设计。第四章我们结合理论分析和仿真实验,基于光子晶体微腔与慢光波导的非对称侧边耦合结构,对系统双稳态可控光子的跃迁机制和非互易传输特性进行了研究,从而实现了高对比度和高单向透射率的光二极管,并且对如何实现光二极管对同一信号光导通方向的可控反转进行了探讨。