微电子学、光电子学和光子学是现代光通信和光传感产业的支柱。随着器件设计理论和制备工艺技术的发展,以及对器件工作性能、集成度和能量消耗等要求的提高,微电子和光电子器件的特征线宽或长度己经达到了亚微米和纳米尺寸。在网络通信的信息传递材料中,光纤被公认为是现今通信带宽最大的传输介质。在过去30年间,介质光波导的线宽或直径已经从毫米量级发展到微米量级,大大促进了其在光子器件,如光通信、光传感、光功率传输系统等中的应用。近年来,已经成功制备出亚微米和纳米直径的光纤(下文统一称为微纳光纤),它们可以用来构造未来的微米乃至纳米光子器件。其中,波导特性的研究是其应用的基础。本文运用电磁场计算方法,对亚波长直径光纤及其阵列的波导特性进行了较详细的研究,获得了具有一定学术价值和实际意义的创新性结果。理论建模并分析了单根亚波长直径实芯和空芯光纤的波导特性。通过合理调整光纤参数,亚波长直径实芯和空芯光纤均具有大的倏逝波模场。结果表明,亚波长直径空芯光纤外包层中具有强的倏逝波模场,中空纤芯具有增强的强度分布;改变中空纤芯的大小,可以控制中空纤芯及外包层的模场分布及光纤的波导色散。此种亚波长直径空芯光纤在原子光学和光纤传感等领域具有潜在的应用价值。研究了多根亚波长直径光纤的耦合特性及模场整形能力。利用亚波长直径光纤的大倏逝波模场特性,结合时域有限差分方法,数值模拟了多根亚波长直径实芯和空芯光纤的耦合特性及其模场整形能力。结果表明,多根亚波长直径实芯和空芯光纤均可以有效耦合。这一特性表明多根亚波长直径光纤可应用于高速光通信等领域。