光子晶体光纤是一种包层由周期性空气孔构成的新型光纤。它具有许多传统光纤难以实现的优良特性,例如:奇异色散特性、高双折射和低损耗特性等,广泛应用于光通信、非线性光学等领域。因此对光子晶体光纤基本特性的研究具有重要的学术意义和应用价值。　　 本论文主要应用有限元软件COMSOL MULTIPHYSICS对光子晶体光纤的基本特性进行数值模拟和分析,主要内容如下:　　 1.简单介绍光子晶体光纤的基本概念、特性和应用前景,并介绍了其国内外最新研究进展。　　 2.系统的介绍了有限元法的原理、适用条件以及求解步骤,从理论上对光子晶体光纤的有限元模型进行详细的分析,并利用有限元软件COMSOLMULTIPHYSICS数值模拟几种应用价值较高的光子晶体光纤。　　 3.应用有限元软件COMSOL MULTIPHYSICS对全内反射型光子晶体光纤基模特性进行数值模拟,提出了一种在纤芯引入四个近矩形排列的椭圆空气孔,包层空气孔呈阶梯结构的高双折射光子晶体光纤。模拟发现,该PCF结构即保留了传统光纤良好的光约束特性,又具有利用纤芯的椭圆微孔获得高双折射和利用空气孔尺度递增的包层达到低限制损耗的优点。计算并设计了光通信波长1550nm处同时具有色散平坦特性的超高双折射超低限制损耗光子晶体光纤。这种设计可为获得高双折射光子晶体光纤提供一种新的方法,为改善光子晶体光纤其它性能(如色散、非线性特性)提供一种新的途径。　　 4.应用有限元软件COMSOL MULTIPHYSICS对全内反射型光子晶体光纤的非线性效应和有效模面积特性进行数值分析,提出了以高折射率铋化合物为纤芯的多固体芯集束型光子晶体光纤,对比了传统单芯PCF、无中心固体芯集束型PCF和有中心固体芯集束型PCF承受抽运功率的特点,得出了无中心固体芯集束型PCF能均担高抽运功率的特点的结论。计算并设计了钛宝石激光器工作波长800nm处高非线性集束型多固体芯光子晶体光纤,该类光子晶体光纤可有效地解决在传统单芯PCF中获得高非线性和承受抽运高功率的矛盾,为实现高功率频率变换器件提供一种解决方案。