光子晶体光纤凭借着常规光纤无法实现的独有特性成为近年来光纤技术领域研究的热点。通过改变空气孔的大小或空气孔间距等参数，可以使其具备很高的模式双折射甚至实现单模单偏振传输等传统单模光纤所不能够具有的特性。高双折射光子晶体光纤在要求偏振特性的光调制器、以光纤陀螺为代表的光纤传感等领域具有广阔的应用前景，目前已经报道了多种结构的高双折射光子晶体光纤，它们的模式双折射都在10^-3数量级，比传统的保偏光纤高一到两个数量级。然而光子晶体光纤的微结构在其制作过程中会不可避免地产生随机变化，主要表现在光纤横截面上的微孔尺寸及其沿光纤轴向分布与设计的理想结构之间的偏离，导致光纤周期性结构的随机扰动。这种现象会严重影响高双折射光子晶体光纤的偏振保持性能。本论文针对偏振保持光子晶体光纤的双折射、色散以及偏振稳定性进行了深入的研究。论文的主要工作可以总结为两个部分：1．采用全矢量有限元方法研究了四种已有报道的偏振保持光子晶体光纤，给出了双折射随波长变化的曲线以及有效折射率随波长变化的色散曲线，验证了他们的高双折射性能。需要特别指出的是，本论文进一步对以上四种光纤引入结构微扰，分析了在各种微扰条件下光纤模式双折射劣化的情况。这种对光子晶体光纤偏振稳定性的分析对高容错的微观结构设计及偏振保持光子晶体光纤的制作具有重要的指导意义。2．提出了一种新型的高偏振稳定的光纤陀螺用偏振保持光子晶体光纤。通过渐变纤芯附近空气孔的直径，获得近似椭圆形的内包层折射率分布。这种折射率分布由内包层多个空气孔共同组成，可以在保证一定的双折射基础上，大幅提高偏振稳定性。理论分析表明，小模场直径的高双折射光子晶体光纤具有很高的偏振稳定性，可以用于制作高精度的光纤陀螺。