光子晶体作为一种新型的人工带隙电磁材料,具有抑制自发辐射、体积小、易于集成等良好特性,尤其是光子晶体波导,可灵活地控制光波的流动,作为实现光子集成的理想平台,在光通信及光网络等领域都占有非常重要的地位。因此,研究光子晶体波导集成器件的设计及应用是有重要意义的。本文主要对光子晶体波导的集成特性与其在集成光学器件的设计应用进行了研究,主要工作和结论包括以下几个方面：首先,研究了基于光子晶体环形波导和微腔集成的信道下载滤波器的特性。将光子晶体点缺陷和线缺陷集成于一体,设计了一种光子晶体信道下载滤波器。仿真分析了微腔、环形波导的结构参数对下行通路的影响,并分析了一种精确调整下载通路响应频率的方法。仿真结果表明,滤波器的陷波深度和带宽分别达到98%和0.4nm。最后,将该信道下载滤波器应用到60GHz ROF系统中,对双边带信号中的边带信号进行滤波,从而实现单边带调制。其次,研究了基于光子晶体耦合腔波导集成的解复用器的特性。首先分析了光子晶体耦合腔波导的透射性质,并仿真设计一种在保持透射带宽不变的基础上提高耦合腔波导透射的方法。仿真发现将微腔内缺陷柱向结构中心平移时,可以提高透射并保持带宽,归一化透射最大值可达到99.5%。最后,应用这种优化透射的方法设计中心波长间隔为20nm的4种耦合腔波导,并将这四种耦合腔波导作为分支通路与起输入传输作用的线缺陷波导集成在一起,最终得到一种满足粗波分复用标准的四通道光子晶体的解复用器模型。最后,研究了基于光子晶体多模干涉波导集成的全光逻辑门的特性。首先分析了两种光子晶体多模干涉波导的导模性质和自成像现象,设计合适的多模区域长度,可实现消光现象。将两种多模干涉波导进行集成,分别作为输入输出端和多模干涉区域,实现逻辑门的设计,该全光逻辑门结构尺寸为6.9μm×6.7μm。通过定义输入信号的逻辑值,可实现对二进制相位调制(BPSK)信号进行XOR.XNOR.NAND和OR逻辑运算。仿真结果表明,逻辑结构实现XOR、XNOR、NAND和OR逻辑功能时的在通信C波段的消光比最小值分别为28.6dB、28.6dB、25dB和26.6dB。转换效率和透射率的最小值分别为98%和93%。最后分析了全光逻辑门的误差容限。当逻辑结构的所有半径都比理论大0%、-10%、10%、20%和30%时,逻辑输出端的消光比的最小值分别为28.6dB、10dB、25dB、20dB和10dB。这些研究工作及结果对光子晶体波导集成器件设计及应用提供了新的思路,对光子晶体集成光器件的理论研究有着重要的指导意义及参考价值。