随着科技不断进步,光电器件逐步走向小型化和轻量化。1996年第一根光子晶体光纤的出现使得这一趋势有了质的飞跃,为微纳光电器件的研制提供了新的契机。对于常用的偏振滤波器来说,它只对某一较小的频率范围或角度范围有效,而且体积较大,集成困难。基于光子晶体光纤的偏振滤波器不仅能实现较大波长范围的滤波和可调谐效果,而且更加易于集成。同时,基于光子晶体光纤的传感器因其在环境水质检测、医疗诊断等方面具有实时在线检测、体积小、抗电磁干扰等特性也逐渐受到了人们的重视。本文对光子晶体光纤在偏振滤波和传感等方面的特性进行了较为深入的研究,主要内容如下:首先,系统综述了光子晶体光纤的研究背景、在光学领域的研究价值和最新发展状况。介绍了表面等离子体激元的概念以及在光子晶体光纤中引入金属而产生表面等离子体共振效应的机理,给出了设计光子晶体光纤微纳结构器件的基础理论。其次,设计了三种不同结构的气孔镀金光子晶体光纤偏振滤波器。基于表面等离子体理论分析了它们的滤波特性,数值模拟结果表明:只需极短的光子晶体光纤便能够在通讯波段实现良好的偏振滤波特性,为未来高集成微纳结构器件的设计提供了思路。再次,设计了一种基于表面等离子体共振效应的D型光子晶体光纤液体折射率传感器,这种结构的光纤不仅金属镀膜简单而且作为液体折射率检测时操作简单。数值模拟结果表明本文所设计的D型光子晶体光纤传感器不仅可以将其灵敏度提升至常见传感器灵敏度的两倍以上,而且其共振波长与液体折射率具有很好的线性度,这种D型结构设计使传感器性能有了较大的提升,为光纤型液体折射率传感器的设计提供了新的思路。最后,搭建了一个填充型的光子晶体光纤折射率传感器实验平台。通过在光子晶体光纤中填充银纳米线引入表面等离子体激元,研究了输出光谱随被测葡萄糖溶液折射率的变化规律。实验结果表明我们搭建的折射率传感器同时获得了较高的灵敏度和线性度,也验证了填充型光子晶体光纤作为液体折射率传感器的可行性。