光子晶体光纤较传统光纤具有灵活的结构和独特的光学特性——无截止单模、灵活的色散特性、丰富的非线性效应等使其在光电子器件的应用方面引起了学术界和工业界的广泛关注，已成为人们研究的热点和焦点。 本文首先采用等效折射率模型分析了光子晶体光纤的结构参数与等效折射率之间的关系；分析了光子晶体光纤的色散与结构参数之间的关系，设计了零色散波长位于光子晶体光纤的两个低损耗窗口（1310nm、1550nm）的色散曲线。 接着，分别利用超格子法和等效折射率法计算了光子晶体光纤的有效面积、非线性系数，并将这两种方法的计算结果与有限元法的结果进行比较，结果显示用超格子法计算光子晶体光纤的有效面积、非线性系数与有限元法的结果比较一致。 然后，通过求解光子晶体光纤中耦合波动方程，讨论了其长度与四波混频转换效率的关系，确定了其最佳长度与光纤参数之间的关系。计算结果表明：采用光子晶体光纤可有效降低其最佳长度（达到几十米的数量级），使之远小于普通光纤（数千米）；有效提高了四波混频的转换效率及3dB调谐带宽。 最后，着重分析了光子晶体光纤中的拉曼有效面积与拉曼增益系数，确定了它们与光子晶体光纤的孔径、相对孔径的关系，发现了对应最大拉曼增益系数的最佳孔径值的经验公式；并依此为基础计算分析了拉曼放大器中的抽运光与信号光的耦合方程，计算结果表明：采用光子晶体光纤可有效降低拉曼阈值功率，使其达到50mW数量级。