微结构光纤以其独特的导光特性和结构设计上的极大灵活性，逐渐成为当今光纤通信及光纤传感领域的研究热点。随着微结构光纤填充技术的发展，结合功能材料填充的微结构光纤又呈现出了新的设计空间。并且，在此基础上发展起来的光纤器件也更加丰富多彩。　　 本研究来源于国家973计划“基于微结构光纤的新型功能器件、异质兼容结构与光电子集成(2010CB327605)”，教育部新世纪人才支持计划“功能微结构光纤中的模式耦合和模式控制机理、技术与应用研究(NCET-09-0483)”，国家自然科学基金面上项目(11174154，11174155)等中的内容。在对微结构光纤的数值模拟方法，功能材料的选择性填充技术和微结构光纤双折射特性进行深入分析的基础上，着重进行了基于功能材料填充的高双折射微结构光纤及其应用的理论与实验研究，完成的主要研究工作和创新点如下：⑴提出一种基于功能材料选择性填充的可调谐单模单偏振微结构光纤，并利用全矢量有限元法计算了其单模单偏振区域的波长位置及其调谐特性。当填充折射率从1.22变化到1.38时，该光纤的单模单偏振区域起始波长可以从2014nm调谐到977nm，相应的单模单偏振区域带宽从350nm变化到89nm。在实验上，当温度从25℃到65℃变化时，该光纤的单模单偏振区域的起始波长由1591nm调谐到1670nm，其调谐系数高达1.975nm/℃，消光比达到了17dB。⑵理论设计了一种基于谐振耦合原理的可调谐单模单偏振微结构光纤。通过对高双折射微结构光纤包层的两个空气孔进行选择性填充，形成了两个缺陷。当缺陷的填充折射率为1.365，该光纤可以实现1550nm波长的单模单偏振传导；填充折射率为1.392时，该光纤可以实现1310nm波长的单模单偏振传导。若分别对两个空气孔填充1.365和1.392的液体，则可以同时实现1310nm和1550nm双波段的单模单偏振运转。⑶提出一种基于功能材料选择性填充的Sagnac干涉仪，观测了其特殊的透射谱，并在理论和实验上研究了其传感特性。由于填充的微结构光纤的带隙特性，该干涉仪的干涉峰温度灵敏度呈现出了对波长强烈依赖的特性。甚至，带隙两个边缘的干涉峰对温度的响应趋势相反，这也就预示了该干涉仪在双参数及多参数测量方面的应用前景。