光开关对提升光通信网络质量和实现实用的光子电路具有重大意义。利用光子晶体的带隙可以实现对特定波长的光的传输状态进行控制,这相比于传统的光开关具有更好的性能。基于环形谐振腔结构的光开关,由于其腔结构的特点,不需要制作反射面就可以实现谐振,这使得这种结构在现有的平面光波导加工工艺下很容易实现。本学位论文针对波导微环结构构成的光开关和基于光子晶体设计的光开关特性展开研究,完成了以下几个方面的工作。使用时域有限差分(FDTD)方法仿真研究了一维光子晶体在特定条件下的透射谱与光子晶体晶格常数之间的关系,在此基础上结合非线性材料设计了亚波长结构下基于光子晶体的全光开关。该全光开关信号光与控制光波长不同,并且从光开关同一端入射。经过进一步仿真,得到了信号光的透射率与控制光光场强度的关系,同时得到了该光开关的开关功率。仿真结果表明该开关消光比达到了7.8dB,光开关纵向尺寸不超过2μm。仿真得到了二维光子晶体波导输出谱,该二维光子晶体波导在1.5μm处存在一个阻带。进一步在空穴中填充液晶材料,并且通过光子晶体波导两旁的电极提供的电压驱动液晶分子的指向矢达到对光子晶体波导的输出谱进行调控的目的。仿真结果表明随着液晶分子的θ和φ的增长,光子晶体波导的输出谱整体发生红移。该开关对1530nm和1574nm的信号光具有很好的开关调控作用,消光比分别达到了13.8dB和19.5dB。研究了波导微环谐振腔的输出特性,并且提出了基于波导双环结构的光开关。控制光照射开关中的一个微环,能带填充、带隙收缩和自由载流子吸收效应将使得其折射率发生改变。仿真得到了该开关的输出谱与其中一个微环折射率之间的关系。对比只改变其中一个微环折射率的情况下的输出频谱和将两个微环分别单独激励的输出谱,发现差异很大。分析表明有两个原因造成这种差异性:1.微环折射率的改变导致的输出谱的改变;2.微环折射率的改变导致耦合至输出端口的光产生相位差。仿真结果表明该开关可以达到12.5dB的消光比。本论文关于光开关的研究,对于未来有利于微型化和集成化的全光技术元器件设计,有一定的参考意义。