本论文工作是围绕以下项目展开的:以任晓敏教授为首席科学家的国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“新一代通信光电子集成器件及光纤的重要结构工艺创新与基础研究”（项目编号:2003CB314900）;教育部科学技术重大研究项目“基于微结构光纤的新一代光通信器件及系统”（项目编号:104046）。微结构光纤（Micorstructured Fiber:MSF）的研制成功,是光纤技术领域最新的进展之一,其研究受到了全世界众多研究人员极大的关注。微结构光纤在中心处引入了缺陷作为芯区,而周围排列着许多沿光纤长度方向延伸的空气孔,通过改变空气孔的尺寸和排列方式,可以灵活地控制光纤的传输特性。光纤中微结构的使用为光纤在各个领域的应用打开了新局面,事实上,每个应用领域也是利用了微结构光纤中微结构所赋予的优良特性。微结构光纤为光电子器件的设计提供了新的平台,并展示了许多新的功能。它在通信、非线性光学、传感和光纤器件等许多领域中有广阔的应用前景。本论文主要对色散平坦微结构光纤及相关通信光电子技术进行了理论和实验研究,主要研究内容和创新点如下:1、采用波束传播法（Beam Propagation Method:BPM）,利用商用RSoft软件的BeamPROP模块,结合Matlab辅助设计光纤端面,仿真设计了一种高非线性、色散平坦的微结构光纤。该光纤具有三层不同的空气孔直径,调节各结构参量得到相对最佳的色散和非线性值,在1500nm到1600nm的100nm波长范围内,非线性系数在19.7W^-1km^-1～22.6W^-1km^-1之间变化,色散值在-1.2ps/（nm·km）～-2.4ps/（nm·km）之间。2、分析光纤中影响超连续谱的因素,利用上述设计的高非线性、色散平坦的微结构光纤,模拟了超连续谱产生的情况。在入射脉冲宽度为0.5ps、中心波长为1550nm、入射脉冲峰值功率为27.5dBm、光纤长度为0.5km条件下,在1550nm波段产生了谱宽约为96nm的平坦的超连续谱。为了分析色散及非线性系数对超连续谱产生的影响,利用具有不同端面结构的光纤,模拟了超连续谱产生的情况,验证了小色散可以提高超连续谱的平坦度和宽度。3、与人合作,完成了利用色散平坦微结构光纤实现全光波长变换的实验。采用长度为30m、具有小的反常色散值的高非线性色散平坦微结构光纤对10Gbit/s的信号进行了全光波长变换,当平均泵浦功率为26dBm时,在20nm转换带宽内得到了-19.5dB的转换效率;进而在理论和实验上,对具有小负色散值和小正色散值的两种不同的微结构光纤进行转换带宽和转换效率的分析比较,结果表明:利用两种具有不同色散的光纤得到了几乎相同的转换效率和转换带宽。4、基于色散平坦微结构光纤中的四波混频效应,与人合作完成了全光波长变换的实验,同时实现了10Gbit/s的信号由NRZ码到RZ码的码型变换。