کریستال های فوتونی به دلیل ابعاد کوچک در حد طول موج و تلفات کم، یکی از بهترین ساختارهای شناخته شده برای ساخت ادوات و مدارهای مجتمع نوری هستند. یکی از ادوات مخابرات نوری موج بر های کریستال فوتونی هستند که اخیراً مورد توجه قرار گرفته اند. ضعف عمده ی موج بر های کریستال فوتونی تشعشع نامتمرکز نور از انتهای موج بر و در نتیجه عدم تطبیق مناسب با ادوات مخابراتی در مدارهای مجتمع نوری، و تلف ناشی از آن و نیز بازده کمِ تزویج بین ادوات مخابراتی است. تاکنون راه کارهای مختلفی به منظور متمرکز کردن پرتو خروجی موج بر کریستال فوتونی و غلبه بر ضعف آن ارائه شده است. در این پایان نامه، مروری بر کریستال های فوتونی شده است. روش عددی تفاضل محدود در حوزه ی زمان توضیح داده شده و از آن برای شبیه سازی انتشار نور خروجیِ بهبود یافته از انتهای موج بر های کریستال فوتونی منتهی به تشدیدگر های نوری تزویج شده استفاده شده است. سپس نتایج به دست آمده با پرتو خروجی موج بر معمولی مقایسه شده و تمرکز پرتوِ شکل یافته در آن نشان داده شده است. ساختار بررسی شده محیط کریستال فوتونی دو بعدی، با شبکه ی مربعی از میله های دی الکتریک با ضریب دی-الکتریک نسبی 56/11 (نیمه رسانای ingaaspinp در طول موج 55/1 میکرومتر) تشکیل شده است. به علاوه، روش بهینه سازی اجتماع ذرات که از روش های نوین مبتنی بر الگوریتم های جمعیتی است، مورد بررسی قرار گرفته و در ادامه تشدیدگرهای نوری کوپل شده به هم به دو طریق یک پارامتری و هفت-پارامتری با دو الگوریتم یک بعدی و هفت بعدیِ بهینه سازی اجتماع ذرات بهینه شده اند و پرتو خروجی متمرکزتر و پرقدرت تر حاصل شده است. در نهایت مقایسه ای بر رفتار آرایه های تشعشعی کریستال فوتونی، ساخته شده از آرایه ی تشدیدگرهای نوری در سطح کریستال، با رفتار آنتن های آرایه ای انجام شده و شباهت های پرتو تشعشعی ساختارهای مشابه با تغذیه های مشابه بررسی شده است.

موجبرهای نور کند به دلیل اهمیت آن ها در سیستم های تمام نوری توجه جمع کثیری از محققین را به خود جلب کرده اند. در این میان موجبرهای کریستال فوتونی به دلیل ویژگی های منحصر به فردآن ها در این پایان نامه به عنوان موجبر مورد بررسی و طراحی انتخاب شده اند . در این پایان نامه پس از بیان اهمیت موجبرهای نور کند در سیستم های تمام نوری و بررسی روش های بهینه سازی ساختارهای موجبری نور کندبا به کارگیری یک موجبر و تغییر اندازه یحفره ها در ردیف های مجاور خط نقص به ضریب گروه 850 در یک ساختار مثلثی از حفره ها دست یافته ایم. ساختار طراحی شده علاوه برضریب گروه بسیار بزرگ دارای پهنای باند قابل ملاحظه ای نیز هست. تا زمان نگارش این پایان نامه مطالعه ی چندانی بر روی اثر تغییر شکل حفره ها به منظور مطالعه ی نمودار پاشندگی ساختار انجام نشده است، بنابراین در بخش دیگر پایان نامه بهبررسی اثر مهندسی شکل حفره ها بر روی گاف فوتونی و شکل محلی مودهای کند پرداخته شده است.اگرچه شکل حفره ها تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی گاف فوتونی ساختار ندارد، امابه دلیل بهبود و افزایش برهمکنش ماده و نور با تغییر شکل حفره ها، شکل محلی مودهای کند مهندسی و کنترل شده اند. ساختارهای پیشنهاد شده در این پایان نامه، با توجه به رفتار خاص منحنی پاشندگی سرعت گروهآن ها می توانند برای مهندسی پاشندگی مورد استفاده قرار گیرند.