光子晶体光纤(PCF)具有许多普通光纤不具有的特性,随着光子晶体光纤基础研究的不断深入,制作工艺日趋成熟,越来越多的不同种类的光子晶体光纤不断涌现。在光纤传输系统中,为了增加系统的集成化和全光化,光子晶体光纤的使用愈加频繁,其对现代集成光学的意义也愈加凸显。本文设计了一种新型的基于碲酸盐玻璃的单芯光子晶体光纤,可以实现不同波长的光的分离,利用全矢量有限元法对其特性进行了理论分析;制作了一种M-Z光纤传感器,使用单芯光子晶体光纤与单模光纤错芯熔接,将其对温度较不敏感的特性进行了改进,对光子晶体光纤进行了温敏液体的填充,使得其对温度灵敏度提高,完成对温度和折射率变量的传感。主要内容包括:1.概述了光子晶体光纤的基本原理和特性,介绍了光子晶体光纤的制作和主要应用及研究现状。2.给出了常用的对光子晶体光纤进行研究的方法,重点介绍了全矢量有限元法和用该方法进行仿真计算的软件COMSOL Multiphysics,并且集中阐述了光子晶体光纤对于传感领域的应用。3.设计了一种基于碲酸盐玻璃的单芯光子晶体光纤,采用全矢量有限元法对其特性进行了研究。结果表明,此种分束器可以实现1.3μm和1.55μm波长的光的分离,使其分别在x和y偏振方向上传播。当光纤长度为15mm时,1.3μm和1.55μm处的串扰值分别低至-45.1d B和-40.2d B,小于-20d B的带宽分别为44.2nm和67.1nm。4.制作了一种新型的错芯结构的M-Z型传感器,通过将光子晶体光纤与单模光纤错芯熔接,来制作传感单元,对温度和折射率变量进行传感。当折射率的改变量为0.05时,波谷由1578.1nm向右漂移至1583.2nm,对折射率的灵敏度为102nm/RIU;由于光子晶体光纤对温度具有相当大的稳定性,当温度从75℃变为25℃时,波长从1578nm向右漂移至1578.4nm,灵敏度为-3-8′10 nm/℃。5.针对第四章所制作的温度和折射率传感器,为了改进其对温度的相对不敏感性,对光子晶体光纤进行了填充,在其中填充了有较高的热光系数的物质—乙醇,可以很大的提升对温度的敏感度,当温度由75℃下降到25℃时,波谷由1525.7nm右移到1576.1nm,灵敏度大约为-1.008nm/℃。当折射率的改变量为0.05时,波谷由1551.3nm向右漂移至1555.4nm,折射率灵敏度大约为80.3nm/RIU。