近年来，随着器件设计理论的完善和制备工艺技术的迅速发展，微型化已经成为光电子器件的重要发展趋势。微米乃至纳米量级的光子器件能够成功制造得益于成功制备了低损耗的微纳光纤。合理设计的微纳光纤具有大的非线性系数，而且其色散比常规光纤大千余倍，这些特性为研究微型、高效的光脉冲压缩器提供了可能。本文基于微纳光纤来设计全光纤脉冲压缩器，并对微纳光纤脉冲压缩器的特性进行了数值模拟及理论研究，为实现微纳尺度光脉冲的有效压缩奠定了理论基础。本文主要研究内容如下：首先，基于光纤模式理论，理论上研究了微纳光纤的传输特性。根据微纳光纤的两层圆柱理论模型，利用麦克斯韦方程组和边界条件，主要研究了其模场分布、传播常数、单模条件、非线性参数、波导色散以及传输效率等重要的参数。其次，系统研究了高阶非线性效应，包括脉冲内拉曼散射、三阶色散效应以及自陡效应对微纳光纤脉冲压缩的影响程度。数值模拟的结果表明，在这三种高阶非线性效应当中，脉冲内拉曼散射对单晶硅微纳光纤中脉冲压缩的影响几乎可以忽略，三阶色散效应对脉冲压缩的影响很小，当孤子阶数比较低时其影响也是可以忽略的，而自陡效应相比拉曼和三阶色散效应而言对脉冲压缩的影响则略大一些。最后，基于单晶硅微纳光纤，研究了在两种不同的脉冲压缩方法下芯径大小变化对脉冲压缩特性的影响。由于在现有的光纤拉制工艺条件下，很难实现高精度微纳光纤的制备，难以避免在芯径大小上出现小范围的误差。因此基于单晶硅微纳光纤处在反常群速度色散区能够实现孤子效应脉冲压缩以及处在正常群速度色散区能够实现负啁啾脉冲压缩的特性，我们研究了在这两种不同的脉冲压缩方法下芯径大小的波动对脉冲压缩特性的影响，其中脉冲压缩特性包括压缩因子、质量因子以及最佳光纤长度。当利用孤子效应进行脉冲压缩，芯径大小在350nm的基础上增加5%时，对脉冲压缩特性几乎都没有影响，但是当芯径减小3%时就明显影响了脉冲压缩器特性的稳定。对于负啁啾脉冲压缩，脉冲的压缩因子随直径增大而增大，当直径大于300nm后开始减小，质量因子和最佳光纤长度的变化与压缩因子的变化相反。