光子晶体光纤是沿轴向均匀排列着多层空气孔的一种新型光纤。与传统光纤相比,它表现出许多优异的特性,其中之一就是非线性效应。负折射物质是最近几年才提出的一种全新的人工合成材料,并且由于其独特的性质和广阔的应用前景而倍受关注。论文所做的主要工作如下:1.详细地研究了实芯六角形光子晶体光纤的非线性系数与不同结构参数的关系。利用有效折射率法,对以正负两种不同介质为背景材料的光子晶体光纤的非线性系数进行了详细的数值分析,得到了非线性系数随结构参量的变化规律。结果表明:无论背景材料的折射率为正,还是为负,增大空气孔的直径d或者减小空气孔的间距人都会使非线性系数增大;不同的是,当背景材料取为负折射率材料时,会出现负的非线性系数。2.采用多极法对空(气)芯六角形光子晶体光纤的非线性系数与结构参数的关系进行了研究。通过改变结构参量,分析对比了以正负两种不同介质为背景材料的光子晶体光纤的非线性系数,发现可存在一个最优的结构参量,使非线性系数取得最大值或最小值以及负值。3.利用光学传输矩阵方法对在缺陷介质中掺入和未掺入激活杂质的同轴光子晶体光纤结构进行了数值模拟计算,由此得到同轴光子晶体光纤的掺杂局域场特征以及受激辐射增强使透射率大于1现象之间的内在规律,并以此为基础进一步研究了在同轴光子晶体光纤中引入高折射率杂质而获得窄的透过带。4.用时域有限差分法研究了三角结构的等效负折射率光子晶体透射谱,通过分析发现,选择合适的波源中心频率,可出现唯一的正或负的很强的透射峰,从而形成单向导光性能,成为高品质因数的正或负的单向光开关。上述所得规律对光子晶体光纤在密集波分复用光通信系统的不同应用提供了一定的理论基础。