近年来,随着相关研究的不断深入和应用领域的不断拓宽,光子晶体光纤的潜能受到更多的认可,特别是它优异的传输特性备受关注。无限单模特性、灵活可控的色散特性、高双折射及高非线性等特性使得它在通信、传感等领域有了更广泛的应用前景。而针对它的研究设计也不仅仅局限于严格的周期性结构,研究者们不断尝试各异的新结构,并引入其他掺杂材料,希望获得更优的特性和更高的应用价值。本文也将光子晶体光纤的传输特性作为研究目标,并充分利用光子晶体光纤设计自由度这一优势。主要工作如下:1.在光子晶体光纤基本理论和分析方法的基础上,以控制变量法为指导思想,建立一系列结构对比模型,选用有限元法,借助Comsol Multiphysics软件进行仿真分析,研究总结光子晶体光纤主要传输特性随光纤结构的变化规律。重点研究的传输特性包括有效模场面积、非线性效应及色散特性,作为变量的结构参数有空气孔直径、光子晶体晶格常数、包层空气孔层数及包层内侧空气孔缺失层数。希望归纳总结的这些规律能为后续的光子晶体光纤设计工作提供一定的理论参考和依据。2.提出了一种具有光束整形和色散管理双重功能的折射率引导性光子晶体光纤。它可以将高斯光束整形为特定几何尺寸的圆形空心光束,并应用于带有卡塞格伦天线的光通信系统,通过减小次镜反射引发的能量损耗,来提高系统的传输效率。文中建立了该新型光纤的模型,进行了仿真分析。并且,定义了空心光束的几何评估参数,计算并分析了新模型的几何特征。此外,在仿真结果的基础上,计算了加入新型光子晶体光纤前后的卡塞格伦天线光通信系统传输效率,通过对比计算结果来验证效果。3.对前述的新型光子晶体光纤模型进一步优化。通过轻微调整光纤的结构参数,可以在保持空心光束几何尺寸不变的前提下,使光纤的色散传输特性在一个较大的范围内变化。在特定的结构参数下,可以获得零色散或超平坦色散。文中建立了一系列不同结构参数的模型进行分析和对比,并给出了若干合适的设计参数。