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光子晶体是介电常数呈空间周期变化的人工材料,而且其空间周期与光波波长在同一数量级。人们过去大多主要研究具有禁带的光子晶体的一些性质,在禁带中,没有模式存在。通过引入线缺陷,可在光子晶体中形成一个波导。光子晶体波导和光子晶体谐振腔是两个组成各种光电器件的最基本元件,因其体积小,易于大规模集成而具有广泛的应用。本论文是以光子晶体波导、光子晶体谐振腔之间的共振耦合作用作为波分复用研究的基础。1.采用耦合模理论分析光子晶体环形谐振腔与微腔所具有的相关性质,首先得与对光子晶体微腔的大小、耦合特性、谐振频率等性能相关的影响参数；其次,利用平面波展开法和时域有限差分法研究光波在环形腔中的传输和耦合特性。2.根据耦合模理论研究光子晶体波导、环形谐振腔以及微腔的耦合作用,利用共振耦合理论计算出组合腔的共振耦合频率。基于光子晶体谐振腔与波导的耦合作用,设计一种共振耦合腔滤波器。3.通过两个光子晶体环形腔、四个不同尺寸的光子晶体微腔及波导之间的耦合,实现了1310nm、1550nm、1600nm和1650nm四个波长的波分解复用.时域有限差分法模拟分析的结果表明,仅仅通过调制输出波导边缘介质柱的半径,即可使四个波长的输出效率均达到90%以上。所设计的器件不但效率高,而且尺寸小(约为12μm×17μm),在未来的光通信领域中具有潜在的应用价值。4.基于环形腔和三个的组合腔的共振耦合理论,设计了一种高效超微的三波长波分复用器。该器件由一个环形腔与三个微腔构成,通过改变微腔的中央介质柱半径,实现了1440nm、1490nm和1550nm三个波长的波分解复用。时域有限差分法模拟分析表明,所设计的器件不但效率高(均达到90%以上),而且尺寸小(约为12μm×11μm),这些特性使其在未来光集成领域具有广泛的应用价值。