光子晶体是一种介电常数周期性排列的人工介质。作为一种新型的光学材料,因其具有光子禁带、光子局域等特有的性质,使得光子晶体可以自由地控制光子的运动,用来制作基于全新原理或以前所不能制作的高性能光电子器件。由于光子晶体器件的高稳定性、高工作速度、高集成度等优点,以及光子相对于电子处理速度快、无相互作用的优势,设计光子晶体新型功能器件已经成为光学领域的研究热点。本研究以传输矩阵法（TMM），平面波展开法(PWM)，时域有限差分法(FDTD)和耦合模理论（CMT），超胞技术（Supercell）作为基本的理论基础。在一维光子晶体方面，我们首次将光子晶体应用到重油含水量的测量领域，提出利用光子晶体特有的禁带性质以及缺陷效应的光子晶体重油含水量传感器模型，该传感器具有很高的灵敏度和很好的线性关系，对工业重油的品质测定的理论研究有着一定的参考价值。在二维光子晶体方面，我们提出一些新模型，如：①基于笼目晶格的Y分叉波分复用器。合理选择相关的参数，在满足波矢匹配和群速度匹配的条件后，可使所设计仿真的波分复用器各信道的滤波效率均接近100%，为设计高效的光子晶体波分复用器提供了很好的参考依据。②基于三角晶格的异质结耦合波导光转移开关。在波导定向耦合原理的基础上，建构异质结构的光子晶体波导，通过计算各波导的色散曲线，合理选择相关的参数，得出合适的耦合长度，实现了光转移开关的功能。③基于蜂窝结构的二维光子晶体模型。通过计算蜂窝结构光子晶体的能带，等频曲线及等效折射率，选择使其等效折射率为-1的频率，验证了光子晶体的负折射聚焦特性。