光耦合器是光通信系统与网络中的关键器件。基于自镜像效应的多模干涉(MMI)波导型光耦合器具有结构紧凑、插入损耗低、带宽大、制作容差大等优点，日益得到重视。与普通波导的MMI耦合器相比，光子晶体MMI耦合器具有更强的光约束能力和较低的偏振敏感性，且结构更为紧凑，容易实现大规模集成。目前国际上对光子晶体多模干涉耦合器的研究，鲜有论文发表。本文围绕光子晶体多模干涉耦合器的理论分析和优化设计展开工作。 本文首先介绍了普通波导多模干涉耦合器和光子晶体多模干涉耦合器的基本概念，综述了国内外的研究现状、发展趋势和应用前景，详细分析了多模干涉自镜像效应的原理及其理论研究方法，研究了普通多模干涉和重叠多模干涉自镜像效应的成像规律，给出了自镜像的振幅及其相位关系，并进一步探讨了减小器件长度的方法。 在此基础上，本文接着详细研究了光子晶体中的多模干涉自镜像效应。利用平面波展开法(PWE)分析了光子晶体的能带结构、线缺陷模式并给出了本征模的模场分布，既而采用时域有限差分法(FDTD)分析了线缺陷多模光子晶体中的自镜像效应，为优化设计光子晶体多模干涉型器件奠定了基础。 本文最后设计并优化了 1×2 光子晶体多模干涉耦合器模型，多模区长、宽分别为4.092μm、3.472μm，插入损耗0.289dB，分光比为1.003:1；2×2直通态耦合器，多模区长、宽分别为8.432μm、2.852μm，插入损耗0.46dB，消光比10.21dB；2×2交叉态耦合器，多模区长、宽分别为4.092μm、2.852μm，插入损耗0.478dB，消光比19.67dB的；2×2 3dB型耦合器，多模区长、宽分别为9.052μm、2.852μm，插入损耗0.421dB，分光比0.923:1；1.3μm/1.55μm粗波分复用/解复用器，其多模区长、宽分别为14.632μm、3.472μm，插入损耗和隔离度分别为：1.3μm时，插入损耗为0.22dB、隔离度为14.8dB。1.55μm时，插入损耗为0.12dB、隔离度为10.8dB；可变多模区1×2耦合器，插入损耗为0.203dB，分光比为0.999:1。 本文建立的光子晶体多模干涉耦合器自镜像效应理论分析模型，优化设计的多种光子器件，为器件的制作奠定基础，具有很好的应用前景。