光子晶体光纤是基于光子晶体技术发展起来的新一代光纤，它具有传统光纤所无法比拟的光学性质，如无尽单模传输、可控色散、高双折射等，光子晶体光纤丰富的光学非线性特性和灵活可调的色散特性在光通信领域具有重要的科研价值和广阔的应用前景。因此光子晶体光纤以及基于光子晶体光纤的光电子器件的研究是目前国内外的研究热点。本论文主要做了4个方面的工作，第一，独立完成了半矢量有限差分法的Matlab程序编写；第二，基于光子晶体光纤色散可控特性，优化设计出了新型宽带色散补偿光子晶体光纤，通过数值计算表明，该新型色散补偿光子晶体光纤可补偿23倍长度的常规光纤且补偿的带宽达330nm，这对于WDM系统中多个信道同时进行色散补偿有着非常重要的意义，并对于实际拉制色散补偿光子晶体光纤提供了一定的参考价值；第三，研究了锥形光子晶体光纤的基模传输特性，分析了包层结构参数的变化对锥形光子晶体光纤的有效折射率，有效面积、能量密度和色散等特性的影响，为锥形光子晶体光纤在色散补偿、非线性方面的应用设计提供理论基础；第四，对光子晶体光纤中超短脉冲传输特性进行了研究，考察了初始输入峰值功率、传输距离、高阶非线性和高阶色散对光谱展宽的影响，并解释了其中光谱的展宽机制。论文分为六章，主要研究内容如下：第一章为绪论。对光子晶体光纤进行了简要的介绍，包括它们产生的背景、研究现状、制造方法和应用前景等。第二章为本论文的基本理论。从数值模拟方法入手，重点介绍半矢量有限差分法，并且求解了光子晶体光纤横截面的模场分布、模式有效折射率、归一化频率、色散等特性。第三章提出了新型色散补偿光子晶体光纤，通过数值计算表明，该新型色散补偿光子晶体光纤可补偿23倍长度的常规光纤且补偿的带宽达330nm。第四章基于半矢量有限差分法，研究了锥形光子晶体光纤的基模传输特性。第五章研究了光子晶体光纤中超短飞秒脉冲传输特性。第六章为总结与展望。