自21世纪以来,通信技术的不断发展让社会生产力不断提高,社会生产力对通信速率的要求也越来越高,运用传统的电子器件处理信息的方式已经不能满足当前的通信效率,光子晶体的出现对于全光网络的发展具有重要意义,利用光子晶体设计的光学器件能够达到控制光波传输的目的,有效的解决了电子器件通信能量损耗较大的问题,提高了信息传输的效率。本文利用光子晶体集成度高和拥有光子禁带等特性设计了分解器和出射端结构,利用物理学研究理论结合数学计算的方式,仿真研究光子晶体波导中能量的耦合输出,寻找出高效率的选频方法和能量定向辐射结构,为光子晶体集成器件领域的发展提供依据。首先,本论文研究了光子晶体不同晶格排列方式对能带中禁带范围的影响,通过改变光子晶体介质柱半径大小、介质柱折射率、晶格常数和占空比等因素对出射光波进行分析,同时也研究了缺陷态之间的耦合特性和不同类型通道结构对光波透射率的影响,利用缺陷结构对光波的控制设计出二维三角晶格光子晶体新型环形腔结构和多支路型出射端结构。其次,为了实现特定光波的选择输出并提高输出光波的透射率,设计了一种基于新型环形腔结构的二维三角晶格光子晶体分解器。利用新型环形腔和微腔耦合进行光波的选频,并根据模式耦合理论确定主干波导与环形腔之间的最佳耦合条件设计出了光子晶体分解器,通过分析散射介质柱、上下环形腔之间的相对位置优化出射光透射率,经过多次试验得出结果:加入散射介质柱会形成反射层提高了输出光的透射率,环形腔中心介质柱、点微腔的改变对频谱会造成影响。通过调整不同参数优化分解器结构,实现了对1562nm、1544nm、1451nm、1436nm、1366nm和1322nm这6种不同频率光波的波分复用,其中光波最大辐射效率为96%,这种器件结构尺寸仅为13.44μm×16μm,在光子晶体集成领域具有很好的研究价值和应用前景。最后,为了进一步解决输出光波的定向辐射时辐射距离短、辐射效率低的问题,采用了二维正方晶格光子晶体构建出一种新型的光子晶体波导出射端结构。首先采用Y型通道结构提高输出端的透射率,然后采用多支路结构进行耦合提高出射光的集束性从而增大光波的辐射距离,最后优化了出射口的周期数。通过平面波展开法和时域有限差分法分析仿真,出射光在辐射距离为110μm处,辐射光波发散角度约为3°,辐射效率达到25%以上,结果表明具有Y型缺陷、出射口数目为16并且出射口周期数为4的正方晶格光子晶体能够实现很好的定向辐射,为光波的无线传输提供了一种新的方法。