光子晶体光纤(PCF)是一种沿光纤端面存在周期性介电结构排列的特殊光纤,由于其崭新的概念,优异的性能和在光通信、非线性光学、光电子学等领域潜在的应用前景而成为国际光电子行业的热门课题。PCF灵活的结构可调性,使其具有高双折射、可控色散、高非线性等独特性质。尤其PCF独特的非线性特性被广泛应用于参量放大、宽带可调谐波长转换、光纤通信器件、脉冲压缩和相位调制等领域。因此,对PCF非线性光学特性的研究具有重要的学术意义和应用价值。本文对光子晶体光纤非线性光学特性进行了理论研究,主要内容如下:1.概述了光子晶体光纤的概念、性能特点及其应用进展,着重介绍了非线性光学方面的应用。2.分类讨论了光子晶体光纤中的三阶非线性效应,着重探讨了多个光波在PCF中相互作用所引起的四波混频及四波混频中相位匹配等问题。3.从波动方程出发,推导了光子晶体光纤中飞秒光脉冲传输的非线性薛定谔方程(NLSE);利用对称分步傅立叶法对非线性薛定谔方程进行了数值求解,模拟了高阶色散和高阶非线性效应对飞秒光脉冲在PCF中传输的影响;分析了飞秒激光脉冲在不同色散区传输时的时域和频域展宽情况;研究了高阶色散、自陡峭、脉冲内拉曼效应对PCF中超短脉冲的传输以及超连续光谱产生的影响。4.建立了描述四波混频理论的非线性耦合方程组,并利用Runge-Kutta法对耦合方程组进行了数值求解;分析了光纤参量放大的增益特性、带宽特性、以及波长转换的转换效率和转换带宽,模拟了光子晶体光纤长度、非线性系数、色散、泵浦波长以及泵浦功率对参量增益和带宽的影响,找出了影响其性能的关键参数。