光子晶体光纤是在光子晶体概念的基础上发展起来的二维光子晶体材料,因其具有传统光纤无法比拟的奇异特性,引起了国内外广泛的关注和研究,而光子带隙特性是光子晶体光纤的一个重要特征,所以探索具有适当带宽光子带隙的光子晶体光纤结构是一个有意义的研究课题。论文针对光子晶体光纤的带隙特性进行了理论分析和数值模拟,重点研究了带隙特性随光纤的结构参数变化的关系,并设计出一种改进的蜂窝晶格光子晶体光纤,这种光纤在光通讯波段具有较宽的光子带隙。首先,阐明了带隙型光子晶体光纤的国内外研究现状和发展趋势,介绍了这种光纤的基本特性、应用前景以及目前所存在的问题。接着从Maxwell方程出发,利用全矢量平面波展开法推导了求解光子晶体光纤带隙的特征方程,为模拟光子晶体光纤带隙特性奠定了理论基础。其次,利用求解光子带隙的特征方程,并结合具体的光子晶体结构,利用MATLAB编写程序,计算了一维和二维光子晶体的带隙图;重点分析和讨论了气孔直径和空气填充率对光子晶体光纤平面内和平面外带隙的影响,并找出了有效介电常数与光子晶体光纤带隙之间的关系。最后,利用Rsoft CAD软件,设计出一种改进的蜂窝晶格光子晶体光纤,重点研究了光纤包层中不同层气孔和掺杂介质柱尺寸对带隙的影响,并且与相同参数的三角晶格、复合蜂窝晶格的光子晶体光纤进行了比较,发现通过改进光子晶体光纤中介质柱的排列或掺杂折射率比较大的介质,有效地调节或增宽光子带隙,光子带隙具有改进的复合蜂窝晶格结构的光子晶体光纤可实现更宽的带隙分布。