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光子晶体能够操纵和控制光子的传输行为,是全光集成和光电集成的基础。由于三维光子晶体中存在完全带隙,能实现立体空间对光波的可控制性传输,所以对三维光子晶体器件的研究是十分必要的。波导、通道下载滤波器和定向耦合器都是光学集成回路和光通信领域非常重要的器件。本文采用时域有限差分法对微波波段的三维光子晶体波导、通道下载滤波器和定向耦合器的传输特性进行了模拟计算。主要工作内容如下：首先,对2D+3D异质结波导的传输特性进行研究。本文在有限厚度的二维方形晶格光子晶体两侧加入woodpile结构,在二维区域引入450和900波导,尝试多种方法对结构优化处理以提高透射率。模拟结果表明输出端微扰优化能改善450波导的透射率；对于900波导,拐弯处圆滑处理和波导两侧介质柱排列周期缩短能够有效地提高波导的传输效率。然后,搭建了由二维三角晶格空气孔和介质柱平板交替堆叠而成的三维光子晶体,发现该结构具有很好的完全带隙。之后研究结构参数变化对光子带隙的影响,模拟结果表明介质柱的截面形状对带隙有调节作用；另外,随着结构占空比的减小,带隙向高频移动。同时,在woodpile结构中引入了金属材料,采用时域有限差分法模拟透射谱,结果表明金属woodpile结构具有完全带隙。由于金属中存在截止频率,带隙会向高频移动。接着,我们对异质结woodpile结构平面四端口通道下载滤波器进行了理论模拟和分析。异质结woodpile结构分为三部分,沿光的传输方向中间部分的晶格常数不同于包层结构。模拟发现微腔尺寸、晶格常数以及微腔之间的距离能够很好地调节共振模。模拟结果也表明该结构能实现总线波导和下载波导之间的能量转换。最后,研究了三维光子晶体立体空间定向耦合器。通过各点的透射率和场分布确定了不同频率对应的耦合长度。调节结构参数会减小某一频率的耦合长度。基于定向耦合设计了功率分束器和波分复用器,实现了较高的能量输出。