负曲率空芯光纤是近年来出现的一种新型光纤，其微结构设计思想以及独特的反谐振导光原理，使其具有了传统实芯光纤所不具备的多种卓越特性，包括:(a)长距离传输短波长光（如紫外光）和长波长光（如3～4μm中红外光）;(b)承受的脉冲能量和峰值功率比实芯光纤高几个数量级;(c)气体的非线性和色散系数都比固体材料低几个数量级，且通过控制气压可以灵活调节。因此不仅能保真传输高峰值功率、宽光谱激光，还能得到各种实心光纤中难以实现的新奇效果。国际上针对负曲率空芯光纤展开了广泛的理论和实验研究，主要集中在两方面:1.对光纤本身的研究，如对其导光机理的理论解释，设计、制作新型的光纤结构等;2.对气体填充后各种独有特性及其应用研究，这是目前非常活跃的一个研究领域，包括:(a)多波段、大能量、高峰值功率的脉冲传输;(b)超连续谱产生等光谱展宽的研究;(c)实现几个光学周期的脉冲压缩研究;(d)通过非线性频率变化产生新的波长等。　　脉冲压缩是负曲率空芯光纤的一个重要应用领域，目前基于光纤的主要的脉冲压缩技术不可避免的会带来脉冲对比度的下降，而非线性Sagnac干涉仪兼具脉冲压缩和整形的能力。本文详细的从理论和实验上对负曲率空芯光纤进行了研究，并基于此种光纤搭建了Sagnac干涉仪，实现了对飞秒脉冲高质量压缩。　　首先，利用有限元方法分析和计算了充气状态下负曲率空芯光纤的传输特性:包括损耗、色散以及非线性特性等;详细分析了负曲率空芯光纤的导光机制，以及造成损耗的的主要原因，针对性的提出新的负曲率空芯光纤结构——径向非对称结构，并对新旧结构光纤的传输特性进行对比研究。相对于目前主流的圆形玻璃管结构负曲率空芯光芯，新结构光纤具有更低的损耗和更高的高阶模抑制比。为深入理解负曲率空芯光纤的导光原理以及设计出性能更优异的新结构光纤具有一定的指导意义。　　其次，对包括广义非线性薛定谔方程和单向脉冲传输方程在内的多个脉冲传输方程以及多种数值解法进行了详细的介绍，并对几个方程的适用环境分别进行了说明。在数十微焦、百飞秒量级的脉冲的入射情况下，考虑高阶色散以及高阶非线性现象的共同作用下，利用傅里叶谱方法对方程进行了数值求解，模拟了钛宝石激光器输出的飞秒脉冲在Kagome光纤中的孤子自压缩行为。研究了入射脉冲能量大小以及光纤内填充气体的气压大小对脉冲演变的影响。数值计算的结果为之后的实验研究奠定了理论基础。　　最后，详细的研究了负曲率空芯光纤的非线性Sagnac干涉仪对飞秒脉冲的压缩。理论上利用分步傅里叶法结合4阶龙格库塔法对耦合非线性薛定谔方程进行数值求解，对Sagnac干涉仪对飞秒脉冲压缩进行仿真;实验上首次系统的研究了飞秒脉冲在不同长度光纤、不同入射能量以及不同分光比下的负曲率空芯光纤Sagnac干涉仪对超短脉冲压缩的情况，在160fs入射的情况下获得了20fs的高质量压缩脉冲;并将Sagnac干涉仪压缩与单根光纤的孤子自压缩进行了对比和分析，Sagnac干涉仪可以在实现脉冲压缩的同时，保持脉冲质量不下降。