光子晶体光纤是目前光电子器件领域的一个研究热点,研究内容包括光子晶体光纤的数值分析、结构设计、制备、特性表征和应用探索等。随着制备技术的改进和提高,多种结构的光子晶体光纤己经成功制备,并且个别类型的光传输损耗也逐渐接近传统光纤。和传统光纤相比,光子晶体光纤呈现出一些优异的光学性能,这为光子晶体光纤在光通讯、光传感和其它光子技术领域提供了广阔的应用空间。本文对光子晶体光纤的一些光学特性和结构参数的优化进行了研究,并设计了相应的光子晶体光纤。主要研究内容如下:(1)利用多极法分析了光子晶体光纤的色散特性和模场面积,提出一种空气孔呈八边形排列的光子晶体光纤,分析这种光子晶体光纤的结构参数对其有效折射率、色散特性、模场面积和限制损耗的影响;提出了一种含有椭圆孔的光子晶体光纤,利用有限元法分析其结构参数对色散特性、模场面积、限制损耗和双折射特性的影响。(2)分析了光纤的非线性,阐述了提高光子晶体光纤非线性系数的方法,研究光子晶体光纤的结构参数与非线性系数之间的关系,对光子晶体光纤的非线性系数在不同结构参数下随波长的变化关系进行了研究,分析了色散平坦高非线性光子晶体光纤在800 nm附近的色散特性和非线性系数。(3)阐述了光纤色散补偿的条件,利用多极法对光子晶体光纤的色散补偿特性进行了数值模拟和分析,研究了不同结构参数的光子晶体光纤的色散和色散斜率随光纤结构的变化规律,分析在1550 nm处光子晶体光纤的卡帕值和相对色散斜率随光纤结构参数的变化。分析了光子晶体光纤靠近纤芯的三层空气孔大小发生改变时光子晶体光纤的色散、色散斜率和相对色散斜率的变化情况;研究了空气孔的排布方式对色散的影响;提出了一种内外包层空气孔排列方式不一样的双包层光子晶体光纤,分析了不同结构参数下的色散曲线变化。(4)运用平面波展开法分析了三角晶格结构排列的带隙型光子晶体光纤的光子带隙和模式特性,研究了带有间隙孔的带隙型光子晶体光纤中的间隙孔对光纤的光子带隙的影响。(5)采用改进的堆拉法和腐蚀模具法制备相应结构的光子晶体光纤预制棒,并拉制成光子晶体光纤。采用飞秒激光脉冲对一些光子晶体光纤样品的非线性进行了实验研究;测试了一些带隙型光子晶体光纤的透射谱,分析其光子带隙,并与运用平面波展开法计算的结果进行了比较。