在过去的几十年中,高功率光纤激光器有着十分迅速的发展,这种类型的光纤激光器展现出了很多优异的功能,其中就包括了良好的散热性能,出色的光束质量,较低的使用成本以及紧凑的尺寸。随着高功率光纤激光器的迅速发展,光纤激光器中光纤的非线性效应成为限制功率增加的关键因素,为了抑制光学非线性效应,并且避免模式不稳定现象的产生,光纤需要保证在工作时能够具备优秀的单模性能,与此同时也要实现较大的模场面积。本文基于模式分离方法设计了一种新型的大模场光子晶体光纤(LMA-PCF),重点对光子晶体光纤(PCF)的有效模场面积与单模特性进行了研究。主要内容如下:(1)介绍了光纤激光器相关的研究背景,并且对光子晶体光纤进行了分类,说明了不同应用场景下的光子晶体光纤的工作原理与光学特性。总结了光子晶体光纤的物理建模与仿真分析方法。在已有的研究基础上,使用有限元法来研究光子晶体光纤,并且结合了完美匹配层(PML)的边界条件来建立相应的物理模型,使用了COMSOL Multiphysics仿真软件辅助分析。(2)分析了PCF各项性能参数的影响因素,不同于传统的PCF,本文侧重于研究非对称的具备大模场面积的PCF。在对非对称结构的LMA-PCF建立相应的物理模型后,探索了会影响到光纤性能的因素,其中包括了空气孔的排列规律以及空气孔的偏心参数对PCF中各阶模式的限制损耗的影响,包括弯曲半径对PCF性能所造成的影响。然后,提出了模式分离的方法。在对LMA-PCF进行弯曲滤模的基础上,利用调整椭圆空气孔的偏心参数来抑制光纤中的基模损耗,非对称光纤中不同模式的弯曲损耗对空气孔的偏心参数响应是不同的。(3)基于模式分离方法提出了一种新型的非对称LMA-PCF结构。在此结构中,进一步提出使用椭圆空气孔的离心率这一参数来控制基本模式和高阶模式的弯曲损耗。用这种方法设计的LMA-PCF在确保大模场面积和有效单模操作的条件下,可以获得极低的弯曲损耗。数据结果表明,该结构光纤在波长为1.064μm的条件下,可实现大模场面积和有效的单模式操作,且弯曲损耗低。得益于此类光子晶体光纤的非对称设计,根据不同场景下的实际需求,可以灵活地对此类光纤有针对性地进行参数优化。