利用各向同性均匀介质中亥姆霍兹波动方程,对空气包层熔融石英微纳光纤的光波导特性进行了系统的研究。分析了基模传输时,熔融石英微纳光纤的电磁场分布、功率分布、群速度色散、模场直径和非线性系数与纤芯直径和传输光波波长之间的关系。数值计算结果表明,同传统的弱导光纤相比,熔融石英微纳光纤表现出一些崭新的光学特性,如大比例倏逝波传输、强的场约束能力、极大的波导色散和高的非线性系数等特性。基于三层介质圆波导结构,利用亥姆霍兹波动方程,对空芯熔融石英微纳光纤的光波导特性进行了系统的研究。分析了基模传输时,空芯熔融石英微纳光纤的电磁场分布、群速度色散、模场直径和非线性系数与空气纤芯的大小以及熔融石英介质层厚度之间的关系。同时对实芯和空芯熔融石英微纳光纤的波导特性进行了对比。数值计算结果表明,空芯熔融石英微纳光纤同样表现出极大的波导色散和高的非线性等特性。此外,由于纳米量级空气孔的存在,空气纤芯内的光强得到极大的增强而使熔融石英微纳光纤的非线性特性得到了进一步的改善。基于微纳光纤的群速度色散和非线性特性,利用非线性薛定谔方程的一般表达式,数值研究了飞秒脉冲在微纳光纤中传输时的超连续谱产生特性,对光谱展宽的物理机制进行了阐述。分析了微纳光纤中色散波产生机理,数值研究了入射脉冲参数(脉宽和峰值功率)及传输距离对微纳光纤中色散波的频率及时域特性的影响。讨论了入射脉冲中心波长位于零色散点附近时,高阶色散对微纳光纤中输出光谱及时域脉冲的影响。