三维光子晶体具备完全带隙,能够实现对光子在三维立体空间内的控制传输。因此,三维光子晶体可以用来制造光集成器件,并且具有非常重要的地位和作用。本文采用时域有限差分法(FDTD)对微波波段woodpile结构中三维光子晶体的非平面定向耦合器的耦合长度、超长波导结构的设计和Y型波导的传输特性做了详细的研究,主要内容如下:首先,在woodpile结构中设计了非平面定向耦合器,详细的进行了理论模拟,并计算透射谱和场分布。一方面,把耦合区域的两个介质柱同时沿相反方向向外侧移动,获得的最短耦合长度为1.9a。另一方面,在移动介质柱的同时减小耦合区域两根介质柱的宽度,发现耦合长度可以进一步缩小,获得的最短耦合长度为1.7a。并结合以上两种方法设计了基于定向耦合器的通道下载滤波器,实现了仅有1.7aa的超短耦合长度的非平面通道下载滤波器。其次,利用woodpile结构的空间立体特性,在具有良好传输特性的X型直波导的基础上,进行了 S型、阶梯型和回型超长波导结构设计和模拟计算。研究结构表明:在相同大小的woodpile结构基础上,实现了波导长度的有效增加,如S型波导、阶梯型波导、回型波导的耦合长度分别增加到53a、63.5a、128a的长度,并且都具有良好的传输效果。最后,在woodpile结构中研究了 Y型波导和锯齿形Y型直波导的性质,并设计了Y型斜波导和弧形Y型波导。研究表明,Y型直波导的传输特性受波导宽度和位置的影响,导带频率随波导宽度的增大向高频方向偏移,放置在中心反演对称轴时传输效率较高。锯齿形Y型直波导的相邻介质柱缺陷宽度差异变大时,导带分裂成两个宽度不同的导带。同时,整个导带由低频向高频移动。Y型斜波导和弧形Y型波导设计表明Y型波导可以根据结构需要设计任意形状。