二十一世纪被认为是光的世纪，微纳米加工技术的进一步发展使得人们不仅仅满足于全光通信，更向着全光处理、全光计算功能等方面大步迈进。二维硅基平板光子晶体结构因其优秀的在微纳米尺度上控制光传播的特性，重新引起了人们研究的关注。本论文主要基于二维硅基平板光子晶体及其衍生的功能器件进行理论和实验的研究，提出了一系列新型二维硅基平板光子晶体集成器件的设计方案，并在无源线性系统下重新探讨了非对易传输的概念，期望能为将来的全光网络、全光信息处理开辟一条崭新的思路。论文的主要内容如下:　　(1)我们基于有限时域差分的方法设计了一种新型光子晶体平行异质结波导结构。它由两块晶格常数不同的半无限大光子晶体平板组成，交界面处引入一排线缺陷而形成波导结构。通过实验测量其透过谱我们不仅看到普通异质结波导的带边移动，还发现在原先波导传输区域中心额外出现了新的禁带区域，这是由于平行异质结波导中Γ-M方向的相位失配造成的。利用平行异质结波导所提供的额外带隙我们还研究了一系列双平行异质结微腔，并给出了其腔模光谱特性。　　(2)在平行异质结波导结构的基础上我们设计并制作了一种微腔腔长为零的二维平板光子晶体平行异质结界面腔，腔模品质因子（Q值）达到了5340。此腔模模式的特点是共振频率处于光子晶体波导导带内，这就解决了波导与微腔耦合难的问题。对于此共振模式的物理成因，我们将其归结于慢光效应以及两平行异质结波导界面上有光子蓄积，使得局域化的谐振腔模式和连续的波导模式首次在同一空间内得到共存。　　(3)我们利用空间对称破缺所导致的两光子晶体方向带隙的差别，在硅基二维平板光子晶体空气桥结构上设计并制造了一种无源、线性、超小型、易于大规模集成的全光二极管。设计的二极管为光子晶体异质结结构，由两块晶格常数相同但空气孔孔径不同的正方晶格光子晶体拼接而成。理论与实验表明，在工作波段正向光可以通过此异质结系统而反向光不能，透过率最高达到21.3％、对比度0.885，基本达到电二极管水平。　　(4)在全光二极管的基础上，我们对无源线性系统中的全光隔离特性做了深入探讨，提出了在线性无源系统中可以利用结构散射造成的信息耗散来提供非对易性传输中的不可逆非对易作用项，从而在不违背传统对易性原理的前提下实现光非对易性传输。实验证明我们的全光二极管具有优良的隔离性能，隔离信号比正向透射信号强度小二到三个数量级。　　(5)我们利用一个光子晶体微腔连接两个全光二极管设计并制造了一种超小型无源线性的光子晶体全光与门和与非门逻辑功能器件。在近红外1550nm通讯波段测得逻辑信号对比度大于10dB，并且具有传统器件所没有的光偏振、相位稳定性。