低损耗、色散可控的中红外非线性光电器件在光通信、光传感等领域具有重要应用。目前,光电转换能力的滞后和电子链路的速度限制已经成为制约信息传输技术的瓶颈,而解决该问题的关键是发展新型的非线性超快光子学器件。随着光电器件的微型化和高度集成化,波导已经进入亚微米甚至纳米尺度,此时其色散和非线性特性决定了脉冲的传输行为,同时也决定了微纳光子学器件的性能。本论文基于中红外波段具有低损耗的氟化物和硫系玻璃材料,研究了其在微纳尺度情况下的色散和非线性特性,研究结果对发展中红外波段的非线性光子器件具有指导作用。论文的主要工作如下:(1)数值研究了氟化物ZBLAN微纳光纤的波导色散和非线性特性,结果表明通过优化波导芯径和数值孔径,可以获得2~5μm波段的宽波段色散补偿。计算结果发现空气包层ZBLAN在纤芯直径设计为2μm时可以在波长4μm处获得6243 ps2/km大的群速度色散。通过优化数值孔径,可以在2μm、3μm和4μm获得大的正波导色散。通过改变微纳光纤结构,数值计算了含薄介电层微纳光纤色散特性。当ZBLAN纤芯直径为1μm、介电层采用厚度为5 nm的硫化物玻璃时,其群速度色散可以在波长为2.55μm附近达到4411 ps2/km。(2)数值研究了Ge11.5As24Se64.5微纳光纤波导色散、非线性系数与波导参数之间的关系,结果表明通过改变波导参数,波段色散可以大范围内调谐,同时可以在3μm附近获得近零色散平坦。研究结果为获得色散灵活调控的非线性光学器件以及微纳光纤内实现超宽超平坦的中红外波段超连续谱输出提供了参考。