光子晶体光纤是基于光子晶体技术发展起来的新一代光纤,通过对光子晶体光纤结构的设计,可以获得许多与传统光纤不同的优越特性:如无限单模特性、低损耗特性、高模式双折射特性、高非线性特性等。因此光子晶体光纤以及基于光子晶体光纤的光电子器件研究是目前国内外专家的重要科研领域,吸引了学术界和产业界的广泛关注。本论文采用数值模拟仿真的方法,从结构较为简单的光子晶体光纤入手,并进一步设计优化光子晶体光纤模型结构,使其多项光学特性性能得到显著提升,本文主要内容包括:(1)利用有效折射率法数值分析结构较简单的光子晶体光纤,根据一定的参数选取原则改变光子晶体光纤物理结构,发生光学特性的变化并掌握结构设计规律,该方法对于模型结构不太复杂的光子晶体光纤是一种较为有效且易掌握的数学计算方法。(2)改变光子晶体光纤的物理结构(诸如空气孔大小、形状、间距等)设计出不同样式的光子晶体光纤模型,利用有限元法研究讨论光子晶体光纤结构参量对光学特性的影响,为光子晶体光纤的结构设计和工程应用提供一定的理论参考。(3)着重讨论光子晶体光纤结构变化对光传导过程特别是对传输特性和非线性特性的改变及影响,在光纤通信领域中设计出了两个传输特性非常优异的光子晶体光纤结构模型。(4)对比研究全反射型光子晶体光纤与光子带隙型光子晶体光纤,提出了光子晶体光纤双核(双纤芯)结构并进行了初步探讨,即内纤芯导光机理为光子带隙型光子晶体光纤,外纤芯导光机理为全内反射型光子晶体光纤,从理论上分析了这种光纤模型结构的可能性,并构造了一种双核光子晶体光纤及其改进模型,对其光子带隙、非线性系数、模式色散、限制性损耗进行了简要的对比讨论。