由于电子信息技术的高速发展,集成电路最小尺寸的发展早已到达传统物理的瓶颈。芯片尺寸逐渐缩短时,集成电路的主要载体电子产生热效应,这将出现一系列的问题。比如集成电路性能降低,浪费能量多,传输速率慢等。光子晶体是以光子为信息载体的复合材料,相对于电子来说,光子具有许多优势性能,可以利用这些性能制造集成光路。由于光子晶体有优秀的研究性能和广泛的使用前景,国内外研究人员越来越专注于研究光子晶体。光子晶体的一个重要特点是具有光子带隙,光子带隙分为两种:完全光子带隙和方向带隙。人们一直致力于追求频率范围较大的完全光子带隙,并在此基础上制造出光子晶体功能器件。本文利用时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)方法主要研究了基于完全光子带隙的二维平板光子晶体的波导器件和基于完全光子带隙的理想二维光子晶体设计的功能器件两部分内容。具体的内容和结果如下:首先,二维平板光子晶体可以很好地掌控光的传播和容易实验制备,研究人员对其在类TE和类TM偏振模式中表现出的光子带隙特别感兴趣。通过降低光子晶体晶格的对称性,可以实现在特定频率区域内同时实现在类TE和类TM偏振中的光子带隙。基于镶嵌在硅背景中的空气孔,提出了两种二维光子晶体平板结构,它们分别是蜂窝状结构交替排列的不同尺寸圆形空气孔,大圆和小三角形的空气孔。透光率表明这两种结构提供了较大的完整带隙。设计了不同种类的直波导,通过分析光透射率和空间光场分布情况,研究了它们对入射光束局域的能力,其中光能在优化后的波导结构中完美局域。我们提出的光子晶体平板波导便于实际制造,并可应用于未来的全光集成器件。其次,理想二维光子晶体的基础上,增大空气孔的半径找到具有较大完全光子带隙的光子晶体结构参数。去掉一排空气孔,形成线缺陷,不断调整线缺陷的大小,设计出波导结构使其对偏振有控制作用,这样的优点有:结构简单,工作频率较大。在此基础上设计出环形腔滤波器结构,使两个偏振模式的光可以同时通过该耦合腔结构,在某个频段内又可以选择性通过。又进一步设计出环形腔相邻以及交错排列的耦合腔波导。