超连续谱在光学相干层析(OCT)、光通信波分复用、超短脉冲压缩、频率度量学、相干反斯托克斯拉曼散射成像、飞秒载波包络相移的测量和控制以及大气科学等领域具有广泛应用。光子晶体光纤(PCF)因具有高的非线性和灵活的色散特性而成为超连续谱产生的理想材料。利用光子晶体光纤产生超连续谱已经成为近年来光纤非线性光学领域的研究热点，开展其理论机理和应用研究具有重要的学术研究意义和实际应用价值。光纤表面等离子体共振传感器在化学、生物、环境与医药等领域具有重要应用。它是将高灵敏度的SPR传感技术与低能量消耗的光纤传输技术有机结合的产物，能够灵敏的检测待测介质组成的微小变化，适用于研究传感器表面敏感层中物质与介质溶液的生物及化学反应，进而定量测定介质溶液中的微量生物和化学活性物质。PCF的微孔可以作为待测液体的微通道，且靠近纤芯，故而能提高检测的灵敏度。本文对光子晶体光纤超连续谱产生及表面等离子体传感器进行了研究。主要研究内容及结果包括：　　 ⑴采用分步傅立叶方法理论模拟了PCF中超连续谱产生的过程，重点分析了在反常色散区内泵浦脉冲的初始啁啾对连续谱产生的影响。运算得到了无初始啁啾及有初始啁啾两种情况下飞秒脉冲在光纤内传输时的时域图和光谱图，对比得出在反常色散区泵浦时正啁啾有助于超连续谱的产生，而负啁啾则不利于超连续谱产生。　　 ⑵利用飞秒激光泵浦实芯的高非线性PCF，实验测量了超连续谱产生的演化过程。对实验结果分析表明，在超连续谱产生的初始阶段，新光谱成分从泵浦脉冲光谱中分裂出来，自相位调制(SPM)效应和脉冲内拉曼散射效应起主要作用。进一步提高泵浦功率，光谱在短波和长波方向上突然展宽。实验得到波长范围从420nm到1270nm的超连续谱展宽。利用飞秒激光脉冲，纤芯内含有亚波长量级小孔的PCF进行了超连续谱的产生和可见光波段模场分布情况的研究。实验得到了多种多样的可见光波段的光斑花样。分析发现，部分光斑是由不同颜色且具有不同偏振态的高阶模混合叠加而成的。　　 ⑶基于有限元法，建立了三环形大孔PCF表面等离子体传感器的理论模型，给出了传感器测量液体样品折射率的物理机制，并分析了光纤结构参数和金膜厚度对其共振响应峰的中心波长和峰值强度的影响。计算表明响应峰值对光纤结构和金膜厚度极其敏感，通过对光纤传感器的设计可以改变共振响应峰的形状和位置。