在当今信息大爆炸的社会中，数据通信业务对带宽的需求日益增长，利用WDM技术扩大光纤通信系统的容量在当前是切实可行并被广泛应用的技术方案。波分复用器是WDM系统中关键的功能器件，其性能的优劣对系统传输质量有决定性的影响。基于多模干涉理论的光子晶体波分复用器，不仅结合了光子晶体的优点和波分复用系统的技术优势，还含有多模干涉耦合器件的特点，为设计微型化和集成化的波分复用器提供了新的思路。本文首先采用导模传输法分析了一般性干涉条件下多模耦合系统中的自成像原理，得到了输入场在输出端成正像和镜像的数值条件。通过平面波展开法和时域有限差分法仿真计算，分析了光场在非对称入射时，两平行光子晶体波导构成的耦合系统中自成像效应及耦合特性。仿真结果表明正方介质柱型光子晶体两平行波导耦合系统中存在解耦合特性，且可以通过调整耦合系统中某些结构参数，使得耦合拍长增大或较小，通过对比分析，得到两波导间介质柱半径大小对耦合拍长的影响最为明显。随后，设计了基于二维光子晶体多模干涉效应的三波长波分复用器和四波长波分复用器，通过时域有限差分法对器件的性能参数进行仿真计算，结果表明，所设计的两个波分复用器插入损耗均小于0.2dB，通道隔离度在15dB左右，器件结构最大尺寸为37.5μm，具有体积小巧，结构紧凑，易于集成的特点。最后讨论了所设计的波分复用器在集成光学和光纤到户技术中的应用。