近年来为了应对信息传输、处理和存储日益苛刻的要求,光子晶体技术逐渐成为研究热点。磁性光子晶体除具有一般介质光子晶体的主要特征外,还具有磁共振、磁表面等离激元、时间反演对称性破缺以及由此引起的非互易性等,因此备受关注。本论文围绕磁性光子晶体中表面波的单向传播和一维磁性光子晶体导致的电磁波的空间非互易传播两条主线进行了研究,通过理论计算、仿真模拟和实验验证等取得以下主要几个方面的研究成果：(1)针对磁性光子晶体中存在的两种不同单向边缘态,即电磁手性边缘态(CESs)和磁表面等离激元(MSP),全面地讨论了光子晶体的结构(如归一化半径、晶格常数、材料特性等参数)和偏置磁场对单向边缘态频带宽度的调控作用,并进行了相关的实验验证；讨论了磁性光子晶体界面形态等对单向边缘态的影响,指出了蜂窝结构磁性光子晶体的Beardbed界面与Zigzag界面一样也可支持CESs和MSP两种单向边缘态。这些工作为磁性光子晶体单向波导设计奠定了基础。(2)为进一步拓展磁性光子晶体单向传输带宽,提出了通过将CESs和MSP两种单向边缘态频带融合以实现宽带单向传输的方法。讨论了CESs和MSP两种单向边缘态频带融合的机制,发现单向边缘态的融合与界面类型相关,指出了具有Zigzag边界的磁性光子晶体可以直接实现两种单向传输频带的融合而形成一个完整的单向传输频带,而在Beardbed界面虽然也有两种单向传输频带但由于二者之间存在带隙所以无法实现融合。(3)研究了单向传输频带融合的实现方法,提出了一种有效抑制磁性光子晶体中CESs和MSP两种单向边缘态之间出现体模的方法,即通过引入周期性空位缺陷抑制体模从而可以在不增大磁场的情况下实现二者融合。采用这种方法不但能够改善已融合后单向频带内的单向传输特性,而且可以解决在某些限制条件下两个单向频带之间体模频带较宽而无法直接实现融合的困难,能够在更一般的条件下实现不同机制单向边缘态的融合。我们通过实验验证了这一方法的有效性,实现了不同归一化半径时单向传输频带的融合。(4)研究了一维磁性光子晶体链中的单向表面态,提出了两种链式结构(Zigzag链和直线链)的磁性光子晶体实现的宽带单向波导,它具有结构简单、带宽宽、可调控、可设计、抗弯折、可柔性排布的特点。研究表明其单向传输本质为基于磁表面等离激元的单向边缘态。通过能带计算、传输仿真以及实验验证了这两种链式结构磁性光子晶体中单向表面态的存在及其宽带单向传输特性。系统讨论了偏置磁场和结构参数等对这种结构单向传输特性的影响。(5)研究了一维磁性光子晶体导致的电磁波的空间非互易传播特性,入射波以某一角度入射时在某一偏置状态时会全反射,而在相反的偏置状态时则会发生透射,且透射沿着负折射方向。用光栅高阶衍射的模型解释了空间非互易的全反射和负折射出现的机制,指出了其反射主要是由0阶衍射导致而负折射由-1阶衍射导致。设计制备了两种一维磁性光子晶体分别具有单磁柱结构和复式结构,在实验上验证了电磁波的空间非互易传播和负折射的特性。(6)研究了链式结构一维磁性光子晶体作为非互易器件在微波领域的潜在应用,如小型化柔性延迟线、隔离器和具有隔离功能的可调滤波器等。基于一维磁性光子晶体的空间非互易传播特性,提出了一种结构更为简单、具有良好前反向隔离度的电磁二极管。