光子晶体光纤具有优异的双折射和非线性特性,高双折射光子晶体光纤在光学通信系统、精密光学仪器和光纤传感等领域都有着重要的应用,已成为近年来的研究热点。特别是在光学系统中,为了实现系统的全光化和小型化,高双折射高非线性的光子晶体光纤被应用的越来越多。因此,新型高双折射高非线性光子晶体光纤的设计具有较为重要的意义。本文以高双折射高非线性光子晶体光纤作为研究对象,设计了三种新型结构的高双折射高非线性光子晶体光纤,并采用了全矢量有限元法对其进行了数值仿真和理论计算,主要内容有：1.简要介绍了光子晶体光纤的概念、与传统光纤的区别、分类、应用、制备方法以及国内外对于高双折射高非线性光子晶体光纤的研究现状。2.通过COMSOL仿真软件来学习研究光子晶体光纤的双折射、非线性、色散、限制损耗等特性,使用新颖的结构或者特殊的材料来设计具有高双折射、超高非线性、较低限制损耗、色散平坦的光子晶体光纤,来满足不断发展的光学领域。3.提出了一种具有中心缺陷孔的新型非对称椭圆光子晶体光纤,采用全矢量有限元法研究了其双折射、色散和非线性等特性。通过改变第一层椭圆孔的角度,加强了结构的双折射性能,同时还能改善结构的色散表现。分析计算结果得出,设计合适的结构参数可在波长1.55μm获得3.05×10-2高双折射,同时在X和Y偏振方向获得较高非线性系数。此外,在保持高双折射的同时,此PCF也可获得1000nm-1550nm近550nm的负色散平坦区。4.基于全圆孔设计了一种独特的光子晶体光纤。这种略微复杂的混合空气孔光纤通过被合理的设计,避免了性能的降低,同时又因为全圆孔设计,使得这种PCF可以通过管棒堆积法或者预制棒钻孔法制作。数值分析表明,此PCF在1.45μm后均为单模传输,并且在1.55μm处具有2.2×10-2的高双折射、低于10-3dB/km的限制损耗、在X和Y偏振方向上分别获得50W-1·km-1和68 W-1·km-1的高非线性系数。5.以As2S5为背景材料,AsSe2为纤芯材料设计了一种混合型的椭圆形实芯PCF。数值结果表明,此PCF实现了在1.5μm波长以后为单模传输,并且在1.55μm处具有5.0×10-2的高双折射、在X和Y偏振方向上分别获得9.8×104 W-1·km-1和7.7×104W-1·km-1的高非线性系数以及较低的限制损耗。