随着近些年全光网络研究的兴起，人们发现全光网络比起传统的电子技术有着更多的优势，其中关键元件之一是全光逻辑门。近些年来，已经提出了多种方案的全光逻辑门，得到非常多的关注。但是这些方案都有一定的局限性，比如结构复杂，尺寸较大，响应速度慢等。目前，研究人员也提出了多种基于二维光子晶体的全光逻辑门。基于二维光子晶体的全光逻辑门通常采用非线性效应、多模干涉效应、谐振腔和自准直效应等原理来设计。　　其中，自准直效应有着非常广阔的应用前景，自准直效应是光子晶体中的一种反常色散现象，自准直光束可以在光子晶体中无衍射的沿直线传播，它提供了一种新的控制光束传播的方法。在本文的研究中，主要就是利用了光子晶体中的自准直效应和传统光学中的干涉原理设计了六种全光逻辑门，分别是或非门、与非门、同或门、非门、或门和与门。这六种全光逻辑门都是通过在光子晶体中构造线缺陷实现的，具有结构简单，尺寸小，对比度高等特点。特别是目前针对或非门、与非门和同或门的研究较少，已经提出的方案大部分结构都比较复杂，存在逻辑功能单一，响应速度慢等问题。本文针对这三种逻辑门，提出了结构更加简单的方案，并进行了优化，可以有效的减小元件尺寸，实现高效传输光信号，逻辑功能更加优异。本文主要研究内容如下:　　1.根据设计需要，本文提出了一种基于自准直效应的光子晶体分束器，它是在具有自准直效应的光子晶体中添加线缺陷构建而成的结构。由线缺陷构成的分束器结构简单，分束高效。调整线缺陷半径就可以改变分束比，并在一定条件下，测定了分束器的反射率和透射率。　　本文提出的全反射器是将多个分束器叠加实现的，并对不同条件下的全反射器进行了性能分析。分别改变缺陷半径和线缺陷排数对全反射器的性能进行模拟仿真和数据分析。根据仿真结果，最终选取六排的线缺陷作为全反射器。　　2.本文提出了六种新型的基于二维光子晶体自准直效应的全光逻辑门，分别是或非门、与非门、同或门、非门、或门和与门。这六种全光逻辑门由分束器和全反射器构成。根据传统光学中的干涉原理，通过调节相位差，使参考光和信号光发生相消干涉和相长干涉实现逻辑功能。通过改变分束器之间的距离和线缺陷半径，模拟仿真了大量的场分布图，根据数据分析结果，确定了各个参数的取值。　　3.针对已设计的全光逻辑门，提出了或非门和同或门的优化方案。该方案是通过简并输入端口实现的，两束信号光从同一个端口输入。这样可以有效减小元件尺寸和降低误差，同时还能降低元件的复杂性和制备难度，由于只有一个全反射器和分束器，尺寸更小，更适合光集成化发展。