随着人们对红外技术的深入研究，CO₂激光器得到了快速的发展，并以其优越的性能应用于医疗、军事、激光加工等各领域。但在能量传输过程中因为传输媒介的影响无法达到预期的效果。近年来，人们期望光纤代替传统的传输媒介用于传输CO₂激光能量。国内外对红外光纤的材料和结构进行了广泛的研究，并取得了一定的成果。而相比较于传统光纤，光子晶体光纤具有耦合效率高、弯曲损耗和非线性低、色散可控等优点而成为热门的研究课题。如何设计和实现红外光子晶体光纤高效传输CO₂激光能量系统，从而实现CO₂激光更广泛的应用具有重大的研究意义。本文选取了低功率的CO₂激光器，设计红外扩束系统和聚焦透镜，将激光高效地耦合到红外光子晶体光纤中。设计三角晶格带隙型空芯光子晶体光纤作为红外传能光纤，光纤的材料选用10.6μm波段处具有良好透过性的碲砷硒玻璃(Te₂₀As₃₀Se₅₀)，利用平面波法和全矢量有限元法讨论光子晶体光纤的带隙和损耗特性，通过改变光纤参数中的占空比、包层层数、空气孔半径进行仿真计算，根据损耗变化规律，最终得到一种晶格常数为7.5μm，占空比为0.78，纤芯半径为27μm，包层层数为8层的可用于传输CO₂激光能量的红外光子晶体光纤。在考虑激光器与光纤的耦合中，首先运用红外扩束系统对激发光束进行准直。然后用光学软件Zemax对汇聚透镜参数和耦合效率进行计算仿真，多次优化后得到透镜的结构参数r1为32.8mm，r₂为-90.6mm，透镜厚度为3mm，透镜的半径为10mm，有效焦距BFL为34.1mm，激光光束耦合进光纤的最大理论耦合效率可达到93.7%。最后提出基于光子晶体光纤的红外传能系统的总体框图，并对损耗进行分析和估算，对红外光子晶体光纤传输CO₂激光能量有实际的指导意义。