光子晶体光纤以其独特的性能和广阔的发展前景,自诞生以来受到极大的关注,已成为新型光纤技术研究的热点。随着光子晶体光纤理论模型和算法的日趋成熟,光子晶体光纤的实验和制作技术逐渐成为研究重点之一。本文主要针对光子晶体光纤研制过程中可能遇到的理论、技术问题进行了较深入的研究。 本文第一章回顾了光子晶体光纤的发展历程,简要介绍了光子晶体的概念,详细介绍了光子晶体光纤的结构、导光机理、特性以及发展历程等的概念,其中着重介绍了光子晶体光纤的几种制备技术。 第二章介绍了有限差分束传播法。首先介绍束传播法的发展,然后从麦克斯韦方程出发,推导了光子晶体光纤中光波的传输的基本方程,分别给山二、三维束传播方程,以及对该类方程进行离散化处理的结果。此外还介绍了用虚位移法求解基模有效折射率的理论以及透明边界条件。这些数值分析方法为第三章研究工作奠定了基础。 第三章运用有限差分束传播方法计算并分析了不同结构参数下全反射型光子晶体光纤的基模有效折射率和纤芯中归一化功率,初步探讨了光纤制作过程中气孔直径变化的扰动对基模有效折射率的影响,研究了棒堆积法制作六角密排光子晶体光纤时石英棒之间的空隙对光纤性能的影响,比较了六、八边形光子晶体光纤的工作模式及基本特性。所得结论对确定两类光子晶体光纤制作工艺参数提供了重要依据。 第四章介绍了布拉格光纤机理及性能特点,给出了传输矩阵法和渐近线法求解该类光纤本征值与本征模分析的基本思路及出发点。在此基础上,详细推导了布拉格光纤模式分析数理模型。接着对布拉格光纤的带隙结构进行了讨论,给出了其端面模场分布,分析了不同周期与不同缺陷条件下的模场分布特点,最后给出分析结果。这些工作为进一步开展布拉格光纤的优化设计提供了有效的方法与可行的工具。