基于光子带隙效应导光机制的空芯光子晶体光纤(HC-PCF)是近年来迅速发展起来的一种新型光纤，在非线性光学、高功率激光传输、光纤传感等领域具有广阔的应用前景，是当前纤维光学领域的一个研究热点。本学位论文针对HC-PCF的光子带隙结构、导波模式以及耦合损耗特性开展相关理论和实验研究工作。　　 论文首先建立了空芯光子晶体光纤的理论结构模型，进而详细介绍了HC-PCF带隙和模场特性的两种数值计算方法——平面波展开法和时域有限差分法。利用平面波展开法计算了不同结构参数下形成的光子带隙，分析了气孔间距、空占比、背景材料折射率对中心波长与传输带宽的影响，结果表明，当气孔间距和空占比之间满足一定关系时，中心波长与气孔间距无关；以此为基础，设计了几种不同波段的HC-PCF。　　 采用平面波展开法研究了HC-PCF的导波模式特性，结果表明当导波模的纵向相位传播常数满足一定条件时，才能在HC-PCF纤芯中形成稳定的基模传输，比较HC-PCF中不同传输光波长的纤芯基模模场分布的结果表明，当光波长位于纤芯基模传输曲线中央时，光波能量被很好地约束在纤芯中，而当光波长位于纤芯基模传输曲线的边沿时，光波能量将向包层中漏泄。采用时域有限差分法研究了HC-PCF模场在传输中的演化，以及SMF与HC-PCF的对接耦合，分析了端面反射和模场不匹配对耦合损耗的影响，并实验测量了典型商用HC-PCF中心波长处的模场分布，并与数值计算结果进行了对比。