光子晶体光纤是利用光子晶体约束光脉冲的性质进行波导传输的光纤,由于其特殊的光学特性和结构设计的灵活性,使其成为光纤应用领域的研究热点。光子晶体光纤可以实现较高双折射的特性,在光纤陀螺、光纤传感、光纤脉冲激光器以及全光网的实现上有着重要的应用。本文设计了两种二维截面的光子晶体光纤,并对它们的模场、双折射、色散特性进行了数值研究。论文的主要内容如下：首先,阐述了课题的研究意义,探讨了光子晶体光纤的应用前景。对常用的数值模拟的理论方法进行了介绍与对比,着重分析了有限元法在光子晶体光纤性质研究时的原理以及相关软件的使用步骤。其次,建立非对称六角形栅格排列的光子晶体光纤模型,利用有限元法对光纤的模式特性进行了分析。数值讨论了结构参数对光纤双折射的影响,获得了光纤两个正交偏振态的色散和光纤的非线性系数,同时对造成各类性质的成因进行了分析,对光子晶体光纤进行了参数设计和结构优化。最后,提出了一种新型的扇面形空气孔中心对称结构的高双折射光子晶体光纤。利用变分原理,离散化地求解光子晶体光纤的模场泊松方程,得到光纤的有效折射率。研究结果显示,光纤纤芯和包层的不对称引起双折射现象,通过调整孔径比和圆心角可以有效地调节双折射的大小,使双折射达到10-2量级,在传输波长为1550nm时,光子晶体光纤的双折射值为4.8×10-2；而且相同结构参数下,光纤的色散在很宽的频带上较平坦。