中红外光纤是指传输波长在2-20μm的光纤,这一波段的光常作为激光而应用在军事,医疗,器械加工中,或是作为载波应用在有线光纤通信,图像和传感等领域,有着重要的应用价值。因此,制作低损耗,高性能的中红外光纤不可避免地成为了当下亟需解决的问题。然而,石英光纤在传输中红外光时会产生极高的吸收损耗,而以硫化物、氟化物材料为主的软玻璃光纤则在材料提纯和光纤拉制技术方面不够成熟,且存在一定缺陷,使得两者都难以取得理想的传输性能。以这些实芯光纤为基础的中红外光纤的研究一直未能取得突破性的进展。因此,研究并开发新型材料或结构的中红外光纤具有重要价值和意义。空芯反谐振光纤以空气作为纤芯,具有不同于全内反射的全新导光机制,因其结构简单,性能优越而成为光纤领域的研究热点。与空芯光子带隙光纤相比,空芯反谐振光纤具有更低的损耗,更宽的传输带宽等优良特性,是实现中红外光波导的理想媒介。本论文主要面向2μm和4μm波段光传输的低损耗应用,借助COMSOL有限元仿真方法,设计并仿真了两种全新结构的空芯反谐振光纤:银杏叶空芯反谐振光纤和嵌套型月牙空芯反谐振光纤,并通过仿真手段测试其传输性能。本论文的主要研究内容如下:1.总结了空芯反谐振光纤的导光原理,模场分布以及典型结构等相关理论内容,并借助有限元仿真的手段,可以准确地计算出光纤的模场分布、损耗、色散、单模特性等性能表现。2.分析了空芯反谐振光纤的结构与损耗之间的关系,提出了一种结构上的改进方案,并以此为基准设计了新型的银杏叶空芯反谐振光纤。借用仿真手段对新型光纤在结构参数上进行优化以实现在限制损耗上2μm波段低至0.05d B/km,4μm波段3d B/km,并仿真计算了光纤在损耗、色散、单模、弯曲特性上的性能表现,给出了使用传统石英材料时的吸收损耗参考,以及对比传统结构空芯反谐振光纤下的优越性。3.在银杏叶空芯反谐振光纤的基础上进行了再次改进和创新,提出了一种新型的嵌套型月牙空芯反谐振光纤。通过参数优化,实现了2μm波段0.0015d B/km,4μm波段0.07d B/km的低限制损耗。