全固态光子带隙光纤是一种通过带隙效应传导光波的微结构光纤,相比于传统的空心带隙光纤具有很多显著的优点,比如由于拉制工艺简单,可以设计诸多结构复杂、性能新奇的光子带隙光纤,而且由于其掺锗柱的存在,可以容易地在其上写制多种性能各异的光纤光栅,从而可用其设计一系列光子器件(比如激光器,放大器等),这会大大拓宽光子带隙光纤的应用领域和范围。因而自巴斯大学2004年对其首次报道以来,便立即引起各国科技工作者的广泛关注,迅速成为研究热点。本论文在详细阐述了全固态光子带隙光纤的色散特性的基础上提出了对其色散特性进行优化和设计的方案,并在全固态光子带隙光纤上实验完成了Bragg光纤光栅的写制研究,同时对其光谱特性、耦合方式等作了详细研究分析,其主要内容包括:1.基于全矢量有限元方法和平面波展开法,分析研究了全固态光子带隙光纤的色散特性,并提出了一种我们自行设计的具有新颖包层结构的全固光子带隙光纤。同样运用有限单元法和平面波展开法对这种光纤的传导特性尤其是色散特性与泄漏损耗进行了模拟计算,结果显示这种光纤可以同时获得大的群速度波导色散和相对低的泄漏损耗,优化了全固态光子带隙光纤的色散特性;2.通过设计全固态光子带隙光纤的包层对全固态光子带隙光纤的色散特性进行了设计:分析研究了当在包层中引入不同数目的高折射率缺陷柱和在不同位置引入相同数目的高折射率缺陷柱这两种情况下,全固光子带隙光纤的群速度波导色散和三阶色散。模拟结果显示,缺陷柱的引入数目和引入位置这两个因素影响光纤的群速度波导色散和三阶色散,所以通过调整这两个因素,理论上可以设计一种全固光纤使其在带隙内部获得大的群速度波导色散的同时获得特定值的三阶色散。3.在国际上首次报道了在全固态光子带隙光纤中写制的Bragg光栅。这种光栅的折射率调制区域分布在光纤包层的高折射率柱阵列内,我们不仅观察到光纤基模向反向基模的耦合,还观察到基模向传导超模的耦合。基于各超模在高折射率柱阵列中相位关系和模式的对称性,揭示了各谐振峰产生的原因,得出只有某些满足特定相位关系的超模对超模谐振具有贡献的结论。此外,在理论和实验上分析了光栅写制过程中的动态过程,包括带隙的漂移和各谐振波长的变化。同时,分析了光栅的弯曲特性,发现了由于光栅折射率调制的不均匀引起其弯曲响应与弯曲方向有关的特性。