光子晶体光纤是基于光子晶体技术发展起来的新一代光纤,它具有传统光纤所无法比拟的光学性质,如无尽单模传输、可控色散、高非线性、高双折射等,光子晶体光纤丰富的光学非线性特性和灵活可调的色散特性在光物理、光化学、光通信等领域具有重要的科研价值和广阔的应用前景,对于DWDM系统中光器件的小型化、集成化具有重要的意义。因此光子晶体光纤以及基于光子晶体光纤的光电子器件的研究是目前国内外的研究热点。本文利用多极法模拟了光子晶体光纤的一些特性参数,对光子晶体光纤的色散、色散斜率、有效模场面积等进行了分析和研究,进一步利用分步傅里叶方法模拟了飞秒激光脉冲在光子晶体光纤中的传输特性,分析了色散、脉冲峰值功率、初始啁啾对脉冲形状和频谱展宽的影响。首先,对光子晶体光纤进行了简要的介绍,包括它们产生的背景、研究现状、制作方法、应用前景及研究热点。其次,对模拟PCFs基本特性的几种理论方法进行了介绍和对比,突出了多极法的特点和优势,选择多极法作为设计光子晶体光纤的基本理论方法,系统介绍了多极法的原理、方程以及适用条件。再次,利用多极法对光子晶体光纤的色散特性进行了系统的研究,自行设计出一种渐变气孔色散平坦的光子晶体光纤,对其色散、色散斜率、有效模场面积进行了数值模拟和计算,并且对得到的计算结果进行了分析,所设计的光纤在全光通信波段(1.28-1.65μm)达到近零色散平坦甚至超平坦的色散特性。最后,利用分步傅里叶方法对飞秒激光脉冲在光子晶体光纤中传输的基本特性进行了数值模拟,对脉冲形状和频谱展宽在不同色散区的演变过程做了详尽的分析;数值模拟了反常色散区,入射峰值功率、初始啁啾及传输距离对脉冲传输特性和频谱展宽的影响。