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空芯光子晶体光纤（HC-PCF）是通过空气纤芯来传播光的，因此它具有许多新奇的特性，极低的损耗和非线性效应保证信号的长距离传输，在光通信和激光传输都有潜在的优点和应用；可变折射率和可控色散可以应用在光纤传感和色散补偿领域；低的弯曲损耗在生物医疗方面也是有一定应用。因此，对HC-PCF理论及制备方面的研究是具有重要的科研和应用价值。本论文对HC-PCF的导光机制、特性及应用、光子带隙和制备工艺等进行了系统的研究。主要内容有：(1)总结了人们在HC-PCF及应用方面所做的研究，包括其相关背景和研究概况，接着对HC-PCF的基本特性做了简要概述，然后介绍了它在各领域中的应用。(2)介绍了HC-PCF独特的导光机制，接着讲解了平面外光子带隙理论，理解了HC-PCF只有在平面外传输才能产生光子带隙。然后分析和比较了光子晶体光纤的各种理论分析方法，确定了平面波展开法和全矢量有限元法作为本论文的分析方法。(3)利用平面波展开法计算HC-PCF的光子带隙，并分析了影响HC-PCF带隙的各结构参数，接着使用有限元法模拟HC-PCF的模场分布。然后研究了一定占空比下的纤芯结构对HC-PCF光子带隙和传输损耗的影响，给出了波长在1.55μm处的结构参数，既能消除表面模损耗又适合制备工艺。(4)根据HC-PCF的特点，结合本实验室的条件，选择了合适的工艺技术来制备和拉制HC-PCF。然后进行了六次的拉制实验，其中有一次实验的结果较好，拉制的光纤结构较为完整，计算得出其基模的带隙范围为3.53μm～3.99μm。所以在今后的实验中，采用适当增大套管厚度的方法，在保证空气占有率不变小同时，减小孔间距的大小，使得带隙的位置向短波方向移动。