光子晶体光纤因结构的灵活设计性,可设计结构不同的光子晶体光纤实现有效折射率的灵活分布,满足各种传输特性的要求。如,可用于光纤传感的高双折射光子晶体光纤;可用于远距离光通讯系统的色散补偿光纤;可用于全波通信的宽波段近零平坦色散光纤。本文目的是理论研究高双折射光子晶体光纤的色散和损耗特性。为了获得具有高双折射特性的光子晶体光纤,提出了由压缩三角格子和椭圆空气孔双重作用构成的低对称性压缩模型。然后,针对不同色散的应用领域,设计了五种不同结构的压缩型全反射机理导光的光子晶体光纤。通过全矢量有限元法和超格子构造法,理论模拟了光子晶体光纤的结构和传输特性。研究内容主要如下:(1)针对远距离传输系统——累积色散影响光信号传输问题,设计了2种用于色散补偿的压缩型高双折射光子晶体光纤。第一种光纤,针对传输波长为1.55μm的单模光纤进行色散补偿,采用降低正交方向上空气孔的包层结构。模拟结果显示:在波长1.55μm附近,实现了宽波段高负色散特性;在1.55μm处,双折射达到3.4?10-2且损耗较低。另一种光纤,针对全波通信设计的色散补偿光子晶体光纤,仅在纤芯添加一个小的缺陷空气孔。模拟结果显示:在1.2~1.7μm的宽波段范围内,可实现-640 ps/nm/km的高负平坦色散,双折射达到10-2,且损耗也非常低。(2)针对通讯系统——单模光子晶体光纤中色散引起脉冲展宽问题,设计了两种在1.55μm处具有低色散值的压缩型高双折射光子晶体光纤。第一种光纤,采用在纤芯添加一个小的缺陷空气孔并增大包层的3-4层空气孔的结构,实现了高双折射、近零色散、低损耗及大有效面积的特性。另一种光纤,采用减小中间一行空气孔及包层正交方向的四个空气孔的结构,在1.55μm处,不仅实现了近零色散和10-2数量级的高双折射,而且在宽波段内有效面积也具有平坦特点。(3)针对波分复用系统——不同波长的色散响应不一致问题和色散引起的脉冲展宽问题,设计了一种具有宽波段低平坦色散特性的压缩型高双折射光子晶体光纤。采用渐变的包层结构增大控制色散的灵活性,去掉包层中间水平方向的两个空气孔提高结构的不对称性。结果表明:在1.4~1.7μm的宽波段内,可实现近零平坦色散和10-3数量级的高双折射。