光子晶体光纤是一种新型的光纤,由于它具有普通光纤所无法比拟的特殊的光学特性,在近几年成为光纤研究领域的热点。本文介绍了光子晶体光纤的研究背景及发展现状,分析了它的结构特性,并列举了一些不同结构的光子晶体光纤,简单介绍了它的两种导光原理和制备方法,以及在各个方面的应用。本课题在前人研究的基础上,运用有限元法对光子晶体光纤的特性进行计算,概述了有限元方法的基本原理,分别讨论了应用标量法和矢量法处理光子晶体光纤问题的基本过程。重点分析了光子晶体光纤的色散特性和双折射特性,并设计出具有高双折射特性的光子晶体光纤。文中系统的讨论了光子晶体光纤的光学特性,并讨论了光子晶体光纤的模场分布,对基模有效折射率,色散,归一化双折射,偏振等特性参数进行了分析。通过调节空气孔直径d和包层空气孔间距A的大小,改变空气孔填充介质的折射率n,可以控制光子晶体光纤的色散特性。能够实现零色散波长向短波方向移动,甚至将零色散波长移至可见光区,还能够控制色散的平坦度和色散的大小。同时,通过调节包层径向孔内介质折射率n,空气孔直径d和包层空气孔间距A的大小,也可以控制光子晶体光纤的双折射特性。可以使双折射效应显著增强,甚至可以达到比普通光纤高出一个数量级的结果。由此可以设计出具有高双折射效应的光子晶体光纤。本文还对周期性方形结构圆孔光子晶体光纤和周期性三角形结构圆孔光子晶体光纤的色散特性和双折射特性进行了比较。这些结果为光子晶体光纤的设计和制造提供了理论依据。