光子的传输特性是电子所无法比拟的,为解决通信系统中的“电子瓶颈”问题,光子晶体迅速成为人们研究的热点。光子晶体最大的特点是存在光子带隙,频率落在光子带隙内的电磁波不能在光子晶体中传播,因而具有阻光性,能够很好的控制光在介质中传输。光子晶体光纤是将光子晶体结构引入光纤中而制成的新型光纤。 光子晶体光纤的导光机制不同于传统光纤,可以分成两种:一种借鉴传统阶跃光纤的导光机理用全反射原理对这种光纤进行解释;另一种利用光子带隙效应来解释,它是利用光子晶体光纤中存在的光子频率禁带效应来导光的,落在频率禁带范围内的光不能在光子晶体光纤中传播。光子晶体光纤以其特殊的光学特性正成为国内外研究的热点,如:无尽单模特性、色散平坦特性、大模场面积、高非线性等。光子晶体光纤的进一步研究将使光纤通信系统产生革命性的变化。 本文采用等效折射率这一理论模型基于标量近似理论对光子晶体光纤的传播模式和色散特性进行了数值模拟,发现通过调节光子晶体光纤包层的空气孔填充率或包层空气孔节距大小及有效芯径可以在很宽的波长范围实现单模传播。在单模工作时光子晶体光纤可以具有反常波导色散,这是普通阶跃折射率光纤无法做到的,同时通过调整光子晶体光纤的结构参数可以移动零色散点的位置,这些特性预示着光子晶体光纤具有诸多潜在应用,并且讨论了大空气孔光子晶体光纤的特性及其在色散补偿中的应用。分析还表明,光子晶体光纤可以将光波场很好地限制在纤芯中传播。由于包层区域的独特构成,使其具有模场面积可灵活改变的特性。 最后利用光束传播法对双芯光子晶体光纤的耦合特性进行计算机模拟,给出了塑料双芯光子晶体光纤的耦合长度随波长、空气孔半径等变化的一般规律,对双芯光子晶体的制作具有一定的指导意义。