如何得到速度高、阈值低的光开关及光调制器件,是实现微纳全光集成的基础。光波导谐振腔耦合结构把谐振腔和光波导各自的特点结合了起来,能够实现微纳全光集成。光波导共振腔耦合结构在光存储,光调制,光开关,光滤波器,密集波分复用等领域有重大的应用。本论文主要研究了光波导共振腔耦合结构的光学特性,以及由其构成的光开关的特性。利用二维时域有限差分法模拟了一些光子器件的光学特性。首先,我们研究了由直波导和环形谐振腔构成的复合结构的光透射率特性,计算结果表明,在透射光谱中出现了阻带。由于这个阻带对环形谐振腔内的折射率变化很敏感.而且发现非线性双环形腔波导耦合结构可以被用来设计双通道全光开关。两开关通道的开关比分别达到16.6 dB和10.37 d1B。接着我们基于双平行直波导环形谐振腔耦合结构提出了一种双向全光开关。最后通过增加环形谐振腔的数目,可以设计多通道全光开关模型。随后,我们研究了基于金属-介质-金属(metal-insulator-metal,MIM)表面等离极化激元波导的石墨烯材料结构的可调谐光开关,并研究该结构的光透射率特性。该结构由一个输入MIM波导、两个输出MIM波导和两石墨烯网状结构组成。数值计算结果表明,由于石墨烯材料的双重特性,通过控制外加门电压的大小,可以实现该结构杰出的光开关特性。通过在不同的区域施加不同的门电压我们引入了石墨烯环形谐振腔,从而构建了一种含有石墨烯环形谐振腔结构的等离子体光开关,该开关具有尺寸小易于调谐等特点。上述结果有助于设计复合结构光开关,满足特定的开关需要。接着,我们研究了工作波段在近红外波段内的等离子体滤波器结构模型。该结构将液晶材料和光流控制系统结合起来。数值计算结果表明,通过外加光流控制系统或者通过调节液晶材料分子的取向形态可以操控滤波器的中心波长。此外,我们还提出了一种基于克尔介质的功率分束器,并且用耦合模理论和FDTD方法计算了该结构的光透射谱。研究表明通过控制外加控制光强可以调节输出波导中透过功率的比例大小。最后,我们研究了基于MIM波导边耦合谐振腔体系的等离子体相干效应。首先在MIM波导边耦合多个矩形谐振腔的结构中观察到等离子体感应透明效应,通过调节矩形谐振腔的几何参数,可以改变感应透明窗口的的位置和带宽。然后我们在一个银纳米盘边耦合两个不同长度纳米棒结构中观察到了双等离子体感应透明效应,而且这个双等离子体感应透明窗口的波长和带宽可以通过几何结构(比如金属纳米棒的长度和耦合距离)加以控制。最后,在MIM波导边耦合矩形谐振腔中引入金属纳米墙我们观察到了法诺共振。理论和模拟结果表明这个法诺共振源于矩形谐振腔模和金属纳米墙引起的腔模之间的相互作用,且通过改变金属纳米腔的厚度和其与参考平面的距离能够调节法诺共振的线型。本文的工作对于光子器件的设计和制作等起到了一定的指导作用。