目前,太赫兹(THz)技术,特别是THz辐射源、探测器以及在传感和成像等方面的应用研究都得到了很大进步。但是,做为THz波重要载体的光纤器件的研究却还处于不断探索之中。其中最主要的原因在于THz波介于微波和红外辐射之间,大多数用于微波波段和光波波段的材料如玻璃,塑料都对它有很强的吸收作用,导致已经成熟的高频微波和光电子技术以及相应的传统器件在THz波段的实现和应用受到限制。近几年,本课题组对光纤器件这一领域进行了不断地尝试和探索,在保证光纤低损耗的基础上,设计了多种THz光子晶体光纤功能型器件,其中包括开关、起偏器、偏振分离器等等,这些器件对于THz波的实际应用具有重要意义。本文首先介绍了THz波的特性和在应用方面的最新研究成果,概述了国内外常用的THz波导及其器件的研究情况。在此基础上,利用时域有限差分法和光束传播法从理论上分析了本文设计的几种新型THz光纤功能器件的结构特点和传输特性。主要内容包括以下几方面：1.结合THz空芯光纤和多孔光纤的双重优点,设计了一种新型蜂巢包层结构的高双折射光纤。它在拥有较高双折射的条件下(当入射频率为1THz时,光纤的双折射最大值约为0.023),能够有效降低光纤的限制损耗和传输损耗,结果比常见的THz实芯光纤低了1个数量级。2.基于折射率匹配耦合原理,设计了一种新型空芯结构的单模单偏振THz光纤,并利用时域有限差分法和光束传播法对其耦合机制和传输特性进行了分析,结果发现满足折射率匹配的偏振模式的限制损耗并没有增加(在f=1.675THz处有最小值0.004dB/rn),而另一个偏振模式的限制损耗却增大了2个数量级,这一耦合原理与实芯单模单偏振光纤器件完全不同。最后,利用光子晶体中常用的耦合模理论推导出了光纤中传输光场的透射和反射系数,从理论上验证了模拟结果的准确性。3.对液晶分子的电学特性进行了理论分析,并根据这一原理研究了填充液晶的THz光纤器件的开关和偏振特性,同时利用光束传播法和平面波展开法计算了光纤的传输模场和带隙分布情况。与可见光波段的光开关相比,THz光纤开关器件具有更宽的工作频带(带宽0.55THz,消光比为30.78dB)和更好的偏振控制能力。4.通过对双芯光纤耦合现象的分析与研究,设计了一种新型可调谐的空芯THz偏振分离器件。并利用光束传播法和时域有限差分法模拟了光纤中两个偏振模式的分离过程,发现了不同于传统实双芯光纤的独特的耦合性质。计算结果表明这种偏振分离器件对x偏振模式和y偏振模式的消光比分别达到了了-28dB和-13dB。而且,由于光纤是空芯结构的,当THz波在两个纤芯中耦合传输时,能够有效降低材料对THz波的吸收。5.利用THz时域光谱系统分别对THz光纤和空芯波导管的传输特性进行了实验研究,并和理论计算得到的数值进行了比较。结果显示无论是光纤的吸收损耗还是空芯波导管的传输性能,两者都比较吻合,从而验证了本文所使用的设计方法的可靠性和准确性。