光子晶体是与半导体相类似的光学领域的对应物。这一概念是在1987年由加拿大物理学家John在研究光子局域态随折射系数的变化关系和澳大利亚物理学家Yablonovitch在研究材料的辐射性质时分别发现介电常数呈周期性变化的结构会使材料中光子模的性质发生变化时提出的。光子晶体这一概念的提出向人们展示了一种全新的对光子进行控制的机制,它与以往利用全反射来引导光波传输的做法完全不一样。利用光子晶体制备的器件能够如人所愿地控制光子的流动,就像半导体中的电子一样,显示出巨大的应用潜力和不可预估的发展前景,吸引了一大批的学者和研究人员对光子晶体进行理论和实验研究,并使得光子晶体的实际应用得到了快速发展。如今,这一领域已成为全世界范围内的研究热点,大量的研究报道相继涌现。本论文主要做了以下几方面的工作：1.较为全面地介绍了光子晶体的概念、特性、制备方法及应用。对光子晶体的主要理论研究方法作了基本介绍,尤其对本论文所采用的平面波展开法和时域有限差分法作了详尽的阐述。2.对光子晶体全光开关的研究现状进行了讨论,运用平面波展开法计算了一种正方晶格结构的能带,并用时域有限差分法计算得到了一种光子晶体环形谐振腔的频谱图,获得了其谐振频率。提出了一种单波导与环形谐振腔边耦合结构,对其进行了理论分析并基于该结构设计了一种具有极高开关效率的光子晶体全光开关。3.提出了一种双波导与环形谐振腔耦合结构,对其做了详尽的定性讨论和定量分析,得出了其传输特性,并基于该结构设计了一种具有高开关效率的光子晶体全光开关。4.用平面波展开法计算了两波导组成的波导系统的色散关系,分析了其光波传输特性,在此基础上设计了一种基于波导耦合结构的结构紧凑且具有高开关效率的全光开关。