光子晶体光纤（photonic crystal fiber,简称PCF）和传统普通光纤对比,拥有着特殊的光学性质,如无截止单模传输、多零色散点特性等,被称为21世纪潜力的十大研究热门之一。光子晶体光纤在设计结构上自由度灵活,可通过调整光纤内部的结构或参数来满足我们所需的要求,如:高双折射的PCF可应用在光通信、光传感等方面;高非线性的PCF在超连续谱产生、光孤子通讯、光开关等领域具有很广泛的应用前景。近年来,人们采用不同的方法对特殊包层结构的光子晶体光纤进行设计和光学仿真,为制造高性能的光子晶体光纤提供了可靠的理论依据。本文根据光子晶体光纤的基本理论,采用有限元方法,设计了两种不同类型的光子晶体光纤,分别是内包层椭圆孔型PCF、全椭圆孔型PCF。并对三圆孔包层型PCF进行理论分析,对其模拟结果展开了深透的性能探究以及应用前景的分析。结果发现:1.提出的内包层椭圆孔型PCF,将其中内包层替换成四个椭圆空气孔和两个小圆空气孔,结果发现,通过调节椭圆率以及小圆空气孔的参数,在通讯波段处可以获得4.22×10-2的高双折射和负色散值,这种新型高双折射的PCF为光开关、保偏光纤等带来了广泛的应用前景。2.设计的全椭圆孔型PCF,通过改变椭圆率仿真研究了其具有的光学特性,结果在通讯波段处可以得到数量级为10-1的高双折射和正色散值。这种全椭圆孔型PCF获得的双折射比普通光纤高三个数量级,为得到高双折射光子晶体光纤奠定了新的思路,另外还可应用于色散的补偿。3.针对已经制造并实际应用的柚子型光纤,建立三圆孔包层型PCF模型,进行了理论分析,在设置的参数下位于通讯波段时可以获得8×10^-2的双折射,76km^-1·W^-1的非线性,且在近红外区出现零色散点。在此基础上,对比分析了前两种不同椭圆孔型的光子晶体光纤,并总结分析了全椭圆孔型PCF和三圆孔包层型PCF的相同点及不同点。