光子晶体光纤是一种基于光子晶体结构衍生的新型光纤,与传统光纤相比具有许多优良特性,如高灵敏度、低限制损耗、高双折射、高非线性等特性。由于传统光纤易受到外界因素以及本身结构的影响,在许多领域会受到限制,无法发挥自身优势,而光子晶体是周期性的介电结构,具有很高的设计自由度,可以通过调整PCF微结构参数、改变纤芯填充的功能性材料以及改变光纤的背景材料来实现具有高双折射特性的光子晶体光纤。近年来,随着对光子晶体光纤研究的不断深入,高双折射光子晶体光纤在通信、生物传感等前沿领域中被广泛应用。本论文主要研究几种不同高双折射光子晶体光纤的特性,如双折射、限制损耗、色散、灵敏度、非线性等特性,通过对其参数、填充物以及背景材料的优化调整,利用有限元法对所设计的光子晶体光纤结构进行数值分析,采用Lumerical仿真软件对几种不同结构的光子晶体光纤特性进行仿真分析,都实现了较好的仿真结果,同时对高双折射光子晶体光纤的传输特性,制备工艺等方面进行了更加深入、系统的研究,主要研究成果如下:（1）提出了一种类椭圆纤芯HB-PCF结构,在实际拉制中,椭圆空气孔很难拉制成功,而且成本较高,而圆形空气孔更易于制造和实现。引入类椭圆型结构,一方面全部由圆形孔组成,光纤更易实现拉制;另一方面双折射率及其他特性可以达到椭圆孔的效果甚至更高。通过对比分析不同孔间距以及纤芯空气孔直径对PCF特性的影响得出最优参数。计算结果表明,在波长为1.55μm时,双折射值可达到1.972×10-2,限制损耗可低至1.69378×10^-7dB/m,非线性系数值可高达54.6757 W^-1·km^-1。（2）设计了一种基于液体传感的HB-PCF结构,研究了椭圆率对PCF各个特性的影响以及在PCF纤芯填充两种不同液体对光纤不同特性的改变。该模型的数值分析和优化结果表明,当?=1.55μm和η=0.6时,PCF1和PCF2的双折射值分别为3.8×10-4和2.8×10-4,限制损耗分别为1.599×10-7 dB/m和3.923×10-8 dB/m,相对灵敏度系数值分别为69.2519%和72.5067%,同时非线性系数分别为44.4076 Km^-1W^-1和46.5275Km^-1W^-1。根据数值分析,填充乙醇比填充水更适合液体传感的应用。根据性能分析,本文提出的结构将为PCF液体传感领域提供了新思路。（3）分别采用Ge15As25Se15Te45和Ge20Sb15S65作为HB-PCF的基底材料进行对比分析,通过改变结构参数对光子晶体光纤各个特性进行仿真分析,在优化参数下,设计的HB-PCF结构在中红外波段双折射可达到10^-1级,同时也可获得低色散以及低损耗。硫系玻璃是唯一一种具备远红外透过能力的玻璃材料,稳定性较好,将光子晶体结构优点和硫系玻璃材料特性相结合,在超连续谱、光器件等领域具有潜在应用。