本论文主要涉及多模周期介质波导的自成像现象及其器件应用的研究，内容包括：　　 1.研究了非对称输入多模周期介质波导中的自成像现象，并从理论上计算两个不同归一化频率的光波在多模周期介质波导中的单重像成像位置。根据两光波信号不同的成像位置，选定一个长度适合的多模区，以此为基础设计出能够将1310和1550 nm两个波长的光波信号进行分离输出的波长解复用器。此器件多模区长度和宽度仅为10和0.6μm，平均串话干扰为-17.1 dB。　　 2.研究了对称输入多模周期介质波导中的自成像现象，并从理论上计算两个不同归一化频率的光波在多模周期介质波导中的单重像和双重像成像位置。选定一个长度适合的多模区，设计出允许波长1310 nm的光波信号从输出波导通过，而禁止波长1550 nm的光波信号从输出波导通过的波长滤波器。此器件多模区长度和宽度仅为6.4和1.1μm，消光比为12.5 dB。　　 3.利用多模周期介质波导中的自成像原理，设计出结构紧凑的，尺寸超小的，功能多样的3×3全光逻辑门。该器件可以实现“或”，“与非”，“或非”和“非”门4种逻辑功能。此器件总长度仅为13.7μm，宽度为3.2μm。每个逻辑门平均插入损耗均小于0.22 dB。消光比介于8.8和15.6 dB之间。