光子晶体光纤(photonic crystal fiber:PCF)因其具有独特的传光特性，近年来受到世界各国科学家的关注，成为光学领域中一个新的研究热点。它是一种带有线缺陷的二维光子晶体，以光纤的形式存在。其结构特点是横截面上存在着沿光纤轴向无限延伸的周期性分布的微气孔结构，又被称为微结构光纤。空气孔的引入，使得光子晶体光纤具有传统光纤无法实现的新的特性。改变空气孔大小和排列，向空气孔中填入特定的物质会改变光纤的传光特性，因此可实现新的功能器件，本论文结合“973”项目，对微结构光纤填充方法及功能器件进行研究。 本文首先介绍了微结构光纤的发展过程及研究现状，概括了微结构光纤不同于传统光纤的特性；阐述了用于理论分析的数值计算方法，详细介绍说明了光束传输法(bearn propagation method)；然后在研究光子晶体光纤基本性质的基础上，围绕对光子晶体光纤进行填充这一主题，深入研究了液晶材料的光电特性，集中概括了现有的几种全部填充和选择填充方法，针对填充方法难度大的现状提出了一种简便实用的选择填充方法，并用光束传输法对其进行了数据模拟；总结归纳了多种近几年国外报道的基于材料填充的微结构光纤功能器件，自行设计了基于液晶材料填充的可调谐滤波器，光开关，起偏器，高双折射光纤环镜等功能器件。主要研究内容如下： 1．介绍了光子晶体光纤的基本概念、分类、特性及其历史和现状。 2．概括说明了几种对光子晶体光纤进行理论分析常用的数值模拟方法的原理、特点和适用范围。重点说明了光束传输法的特点。 3．学习研究了液晶材料的光电特性，主要研究了其电控双折射效应及液晶分子在光子晶体光纤结构中的排列方式。 4．针对向光子晶体光纤空气孔中引入材料这一研究方向，总结了现有的几种填充方法，包括全部填充和选择填充。提出了一种称为单孔光纤法的简便实用的选择填充方法，并用光束传输法进行了模拟，模拟结果说明此方法比现在国外介绍的几种方法要简单实用。 5．在总结归纳了近几年国外基于微结构光纤填充功能器件报道的基础上，自行设计了基于液晶填充的可调谐滤波器、光开关、起偏器、高双折射光纤环镜等功能器件，进行了理论分析与数值模拟。