光子晶体光纤作为目前光电子器件领域的研究热点之一,除了它的导光机制、制备方法和基本性质等被广泛研究外,它的应用也逐渐成为研究的焦点。论文设计了几种具有微结构纤芯的光子晶体光纤,利用电磁场散射的多极理论数值研究了微结构纤芯对光子晶体光纤特性的影响及其暗中空光束的产生。首先,设计了两种具有微结构纤芯的光子晶体光纤(PCFs)——矩形芯和椭圆芯PCFs,数值研究了这两种光纤的基本特性.发现在光纤包层气孔不变的情况下,仅通过调节纤芯气孔的大小就可以灵活地调节光纤的双折射、色散和非线性特性.椭圆芯PCFs可以出现三个分别位于可见、近红外和中红外波段零色散波长.在结构参数相似的情况下,椭圆芯PCFs比矩形芯PCFs更容易实现高双折射和高非线性.其次,通过在微结构纤芯光子晶体光纤中选择性填充液体的方法产生了高质量的暗中空光束,空心光束的暗斑大小可以通过在不同层气孔中填充液体或改变光纤参数来调节。有望利用液体填充的光子晶体光纤制成一种方便灵活的捕获和操纵原子的全光纤光镊。最后对暗中空光束应用前景进行了展望。最后,在纤芯中引入一个小圆孔形成了微结构纤芯光子晶体光纤,数值研究了纤芯气孔大小或者在其中填充不同折射率的物质对暗中空光束特性的影响;研究发现无论有无中心气孔都可以产生质量很好的暗中空光束,但当中心气孔存在时,可以通过调节中心气孔半径的大小来调节暗中空光束暗斑的大小。也可以通过在纤芯孔填充不同折射率的物质改变暗中空光束的大小和质量。