由于传统光纤经历了半个多世纪的发展,许多特性研究达到理论峰值,因此基于传统光纤的光通信网络无法满足如今信息时代日益增长的用户需求。光子晶体光纤作为一种特种光纤,因自身结构灵活多变从而相比于传统光纤拥有许多优异的光学特性。特别是,拥有高双折射特性的光子晶体光纤可用于制作长距离传输的保偏光纤或是制作成偏振分束器所用的光纤组件。本论文基于光波导理论和模式耦合理论,应用全矢量有限元法研究分析新型光子晶体光纤结构参数对其偏振特性、耦合特性、带宽特性的影响,主要研究成果如下:1.分析了光子晶体光纤纤芯处添加椭圆孔及纤芯掺锗对双折射特性的影响,在此基础上设计了一种正八边形包层结构的新型光子晶体光纤。参数优化和数值结果表明,常用通信波长1550 nm处,新型光子晶体光纤具有高双折射特性且双折射值为1.25×10^-2,两正交偏振态的限制损耗分别为5.048×10^-9 d B·m^-1和4.165×10^-8 d B·m^-1,两正交偏振态非线性系数分别为35.84 km^-1·W^-1和34.09 km^-1·W^-1,长距离单模传输带宽为196 nm。2.分析了不同包层结构双芯光子晶体光纤的耦合特性曲线的变化,发现压缩结构可以使两个正交偏振方向的耦合长度产生较大差异。研究了石墨烯表面等离子体激元模式与纤芯模式随波长变化的关系。基于模式耦合理论,设计了一种包层空气孔压缩排列的双芯光子晶体光纤偏振分束器。研究结果表明,该双芯光子晶体光纤偶模双折射值为2.22×10^-3,奇模双折射值为1.05×10^-3。偏振分束器长度为664μm,在波长1550 nm处,分光比为-72.4 d B,工作带宽为75 nm,包含了常规通信信号的C波段,且器件的插入损耗很小。3.设计了一种超宽带偏振分束器,分析了光纤参数变化对耦合长度和耦合长度比的影响。研究结果表明,当器件尺寸为4.038 mm,在波长为1550 nm时,偏振分束器分光比为-72.7 d B,分光比小于-20 d B的工作带宽为618 nm,覆盖波长为1040 nm至1658 nm,且当部分光纤参数变化±1%时,宽带偏振分束器依然能保持良好的工作性能。